編譯／任中原、林佳賢

每次手機沒電，都得等好幾個小時等電充飽嗎？美國史丹福大學研發出速充鋁電池，不到60秒就能充飽電，而且更環保、安全，受力還能彎曲，為未來電子裝置設計帶來無限可能。

史丹福大學科學家在《自然》雜誌發表最新鋁電池技術，這種電池充電時間不到一分鐘，與鋰離子電池相比，安全性和耐用性更高，可望取代現行的鋰離子電池和傳統鹼性電池。研究領導人史丹福大學化學教授戴宏杰說：「傳統電池會破壞環境，鋰離子電池還不時發生起火意外，而我們的電池則完全不會起火。」

在各種金屬中，鋁的成本較便宜、可燃性低，充飽電的電量也相當高，但科學家至今未能研發出具商業價值的鋁離子電池，原因是很難找到經多次充電循環後，還能維持充足電壓的材質。

史丹福大學研發團隊利用「石墨」克服材質問題。該團隊的鋰離子電池，是由兩個電極組成，分別是帶負電荷的鋁製陽極和帶正電荷的石墨製陰極，電極之間填充了離子液態電解質。研究人員說：「這種電解質基本上是室溫時能維持液態的鹽巴，因此十分安全。」

另一方面，與其他只充100次電就報銷的原型鋁電池不同，新式鋁電池就算經過7500次的充電循環，電量仍不會降低。相對而言，一般鋰離子電池壽命僅1000次充電循環。

鋁離子電池的另一個賣點是「可彎曲」。研究人員表示，鋁電池會在受力後彎曲甚至折疊，因此可以裝進可彎曲的電子裝置。

但研究人員表示，與現有電池技術相比，鋁電池能產生的電壓有限。截至目前為止，充電式鋁電池可產生約兩伏特電壓，僅約一般鋰電池的一半。

不過戴宏杰指出，至今仍有數百萬名消費者使用1.5伏待的AA與AAA電池，該團隊的鋁電池已經可產生約2伏特的電壓，也高過任何現有鋁電池的電壓。他說：「改良陰極材質，最終有辦法提升鋁電池的電壓數和能量密度。」

劍橋大學材料化學家格雷（Clare Grey）表示，史丹福大學的最新研究「絕對是鋁電池技術的重大突破」。他說：「鋁電池的技術發展十分困難，我認為史丹福研究團隊採用石墨儲存電荷的方法十分高明。」

但格雷指出，要將原型電池轉變成大規模生產的商品勢必充滿挑戰。其中一個問題是，在石墨層之間擠進離子的過程，可能導致該材質膨脹、收縮，對電池產生不良影響。

鋁離子電池Ｑ＆Ａ

問：新式鋁離子電池的構造為何？

答：由帶負電荷的鋁製陽極、帶正電荷的石墨製陰極，以及離子液態電解質組成，包在以彈性聚合物覆蓋的外膜內。

問：鋁電池與鋰電池有何不同？

答：相較於鋰電池需充電數小時，史丹福大學發表的鋁電池一分鐘內就能充飽電。充電循環壽命逾7500次，優於鋰電池的1000次。較安全，不像鋰電池那麼容易起火，但電壓僅傳統鋰電池一半。

問：可能的應用是什麼？

答：可用在輸電網上儲存能源，協助解決風力和太陽能等再生能源發電斷斷續續的問題；也可能用於小型電子裝置，作為鹼性電池的替代品。

問：還有什麼障礙待克服？

答：許多「突破性」電池在從實驗室邁向量產的途中陣亡。特斯拉執行長穆斯克就質疑這種鋁電池的能量密度不足。

資料來源／綜合外電