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成大研發出鈉電池 環保無毒更儲能

2018-04-11 21:02經濟日報 張傑

成功大學材料系洪飛義教授、呂傳盛教授帶領研究生李健豪、何朝政、高培堯從「無毒」發想,研發出「環保鈉電池」,不僅沒有爆炸困擾,廢電池不需特別處理,也很適合做為風力發電、太陽能發電儲電系統,放置在農業區或水源區,亦沒有危害環境之虞。

這也是繼以蛇紋石(綠色大理石)為原料,所研發出的「天然礦電池」後,再度研發出「環保鈉電池」,洪飛義教授表示,團隊最初只是想做「無毒」且價格便宜的電解液,經多次嘗試選用容易取得,常被做為工業用洗滌劑之一的「磷酸鈉」粉末,將其稀釋成為鈉離子電解液。

由於採用鈉離子的電解液,電池的正、負極其中之一必須以鈉為主體,為此,團隊以碳為負極,正極部份,試了包括氧化鈉在內各式鈉的氧化物,從中發現「鈉錳氧」、「鈉鐵氧」都能發揮電化學特性,且穩定性高。

從發想到成功研發出環保的鈉電池,前後短短不到1年,洪飛義表示,擁有地球科學、化學背景的研究生李健豪幫了大忙,多數的材料人因化學專業不夠深入,做實驗的方式與化學人也不同,多虧有李健豪,才沒有走太多冤枉路。

李健豪說,讀化學系時,做實驗前都要翻查「物質安全」資料表,以掌握實驗過程中接觸到各類物質的毒性、如何自我防護及回收,進入材料領域依然維持這個習慣。

另外,做實驗時,化學人習慣先確定什麼樣的成份,可以得到最穩定的成果,材料系人會先設計好想要的成果,再開始做實驗、找出所要的成份,兩者思維不同。

洪飛義教授說,一般的電解液價格不便宜,目前1公斤約台幣2萬元,至於磷酸鈉1公斤僅300台幣。

若正極以鋰為主體粉末的電池,每公斤約20美元,鈉為主體粉末的正極,1公斤約3美元,整體來說實驗室研發的鈉電池材料成本,其綜合成本只有鋰電池的5%。

雖然,鈉電池的發電量是60mAh/g ,比鋰電池的120mAh/g少了一半,但以安全、環保、生態等角度來看,若將環保鈉電池導入大型風力發電或太陽能發電儲能系統,既使遇上天災、儲電設備受損,也不必擔心環境危害等問題。

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