港大研新鋰電池 飲杯啡充完電動車
香港文匯報訊（記者 高鈺）應對氣候變化和對清潔能源的需求，加上不斷增長的電動汽車和電網儲能系統，令全球都迫切需要研發更先進的電池技術。香港大學機械工程系助理教援申東明的研究團隊研發了一系列陰離子網絡固態電解質，可提高充電池的安全水平，讓電池有更高功率密度和更長循環壽命。團隊設計的單離子導電聚合物固態電池，更能有效提高其陽離子電導率至少四倍。他表示，將新技術應用於鋰電池，可望實現快速充電，將來把一輛電動車充滿電，或只需喝一杯咖啡的時間，勢將開啟清潔能源新時代。
電池更安全更大功率容量
鋰離子電池數十年來一直是最先進的電化學儲能技術，但存在安全、壽命有限、功率密度不足等問題。主流的商用電池技術主要以碳基作為陽極，採用液態電解質。商用電解質由鋰鹽構成雙離子導體，其中鋰陽離子和對陰離子在電解質中以反方向移動傳導，在這液態導電體系中，陰離子的移動速度是陽離子的至少四倍，因此鋰陽離子傳導的電流僅佔總離子電流的20%。
由於陰離子不能與碳基電極發生反應，大量陰離子會堆積在電極和電解質的界面，造成電池內部極化，使用壽命有限，也有可燃性和低離子傳導的缺陷。為此，研究人員開始轉移至研究有巨大發展前景的固態電解質，由於其可在電池中實現無濃度梯度和快速充電、放電的特點，令電池更安全及有更大功率容量。然而，固態電解質在室溫下較低的離子電導率，局限了其大規模商業化生產的可行性。
申東明團隊研發的單離子導電聚合物固態電池，能有效提高其陽離子電導率至少四倍，研究人員設計了一種陰離子網狀聚合物，能把通過的陰離子綑綁纏繞在其中，透過調控離子選擇性電解質的鏈段運動能力，讓陽離子更快地通過。
陰離子網狀聚合物的結構，由帶有支鏈的聚乙二醇橋接硼根陰離子組成，通過使用不同的聚乙二醇和反應配比，從而調控所得聚合物的鏈段移動能力。
團隊嶄新的設計，為研究互穿網絡聚合物中的離子傳導性能提供新思路，有助於製備新一類高電導率電解質的設計規則。上述研究結果已在《化學工程期刊》發表。
