韓國科學家利用奈米纖維 延長鋰金屬電池7.5倍壽命

鋰電池的開發潛力還未到底，仍然可以改善壽命與儲電效能。(圖/shutterstock)

鋰電池分成兩種，一種是鋰離子電池，也是目前我們較常用的充電電池；另一種是鋰金屬金池，以鋰爲做陽極材料，因其克服商業電池的性能限制而受到關注。然而，鋰金屬電固有的問題導致電池壽命縮短並增加火災風險。不過現在韓國科學技術院(KAIST )的研究人員取得了世界級的突破，他們找到合適的材料，將鋰金屬陽極的壽命延長約 750%。

科技探索(Techxplore)報導，韓國科學技術院材料科學與工程系的金一斗(Il-Doo Kim)教授與亞洲大學(Ajou University)的李智英(Jiyoung Lee)教授合作，使用環保的中空奈米纖維作爲保護層，成功穩定了鋰的穩定程度，顯著延長下一代鋰金屬電池的壽命。

傳統的保護層技術，是在鋰金屬上塗覆表面塗層，使其與電解質形成不接觸面，但是這類技術依賴有毒工藝和昂貴的材料，並且對鋰金屬陽極的使用壽命改善有限。

爲了解決這些限制，金教授的團隊改用一種中空奈米纖維保護層，能夠透過物理和化學手段，控制鋰離子的生長。這種保護層是使用植物中提取的瓜爾膠(guar gum)作爲材料，再透過環保靜電紡絲製程製造成纖維，並利用水作爲溶劑。

奈米纖維保護層有效控制住電解質與鋰離子之間的可逆化學反應，纖維內部的空間，抑制住鋰離子在金屬表面的累積，也就穩定了鋰金屬表面和電解質之間的界面。

實驗發現，與傳統的鋰金屬陽極相比，覆上保護層的鋰金屬陽極，其壽命延長了 750%。該電池在300次充放電循環後，仍維持新電池的93.3%的容量，效果極佳，達到世界一流的水準。

研究人員還證實，這種天然保護層在土壤中大約一個月內即可完全分解，代表它還具有環保性質。

金一斗教授解釋說：「透過物理和化學保護功能，我們更有效地引導鋰金屬和電解質之間的可逆反應，並抑制枝晶的生長，從而使鋰金屬陽極具備更長的壽命特性。」