成大材料系洪飞义团队 研发出「环保钠电池」
▲成功大学材料系何朝政、洪飞义、李健豪、高培尧(左起)从「无毒」发想,研发出「环保钠电池」。(图/成大提供)
几乎所有的电池、电解液都含有有毒物质,高科技产品最常使用的锂电池虽然污染较小,但电池分解或水解产物也有一定的腐蚀性和毒性,成功大学材料系洪飞义教授、吕传盛教授带领团队,研发出「环保钠电池」,没有危害环境之虞。
成功大学材料系洪飞义教授、吕传盛教授带领研究生李健豪、何朝政、高培尧从「无毒」发想,研发出「环保钠电池」,没有爆炸困扰,废电池不需特别处理,也很适合做为风力发电、太阳能发电储电系统,放置在农业区或水源区。
▲「环保钠电池」左是碳负极,右是钠正极,中间是电解液。(图/成大提供)
洪飞义透露,团队最初只是想做「无毒」且价格便宜的电解液,经多次尝试选用容易取得,常被做为工业用洗涤剂之一的「磷酸钠」粉末,将其稀释成为钠离子电解液。由于采用钠离子的电解液,电池的正、负极其中之一必须以钠为主体。为此,团队以碳为负极,正极的部份试了包括氧化钠在内各式钠的氧化物,从中发现「钠锰氧」、「钠铁氧」都能发挥电化学特性,且稳定性高。
从发想到成功研发出环保的钠电池,前后短短不到1年,团队能快速得到成果,洪飞义表示,拥有地球科学、化学背景的研究生李健豪帮了大忙,多数的材料人因化学专业不够深入,做实验的方式与化学人也不同,多亏有李健豪,才没有走太多冤枉路。
李健豪说,读化学系时做实验前都要翻查「物质安全」资料表,以掌握实验过程中接触到各类物质的毒性、如何自我防护及回收,进入材料领域依然维持这个习惯。另外,做实验时,化学人的习惯是先确定什么样的成份可以得到最稳定的成果,材料系人会先设计好想要的成果,再开始做实验、找出所要的成份。曾经读地科,对结晶粉末合成也较有概念,很高兴过去所学能在钠电池研发上有所发挥。
洪飞义指出,一般的电解液价格不便宜,目前1公斤约台币2万元,至于磷酸钠1公斤300台币。正极以锂为主体粉末的电池,每公斤约20美元,钠为主体粉末的正极,1公斤约3美元,整体来说实验室研发的钠电池材料成本,其综合成本只有锂电池的5%。虽然,钠电池的发电量是60mAh/g ,比锂电池的120mAh/g少了一半,但以安全、环保、生态等角度来看,若将环保钠电池导入大型风力发电或太阳能发电储能系统,既使遇上天灾、储电设备受损,也不必担心环境危害等问题,为了有较高的储电设备而需多设几个依然值得,重要的是建置成本也有限。