輸出電流提升10倍之鋰空氣電池

 

刊登日期:2025/4/14
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日本物質材料研究機構(NIMS)與成蹊大學成功開發出輸出電流為既有鋰空氣電池10倍之新型電池。研究團隊針對碳電極中的電池反應進行追蹤,發現碳電極(正極)在放電後,其內部幾乎未能有效吸收氧氣,導致電池反應未能充分進行。這是因為既有的碳電極內部碳粒子過於緊密填充,影響氧氣吸收效率。為了解決此一問題,研究團隊採用了奈米碳管以提升電極的孔隙率。透過調整奈米碳管的粗細、長度、成膜方法與分散方式,成功開發出孔隙率高達90%的新型碳電極。此電極不僅具有優異的導電性與自立性,更可高效率吸收氧氣並提升放電反應效率。
 
此外,為了進一步提升氧氣的擴散性能,研究團隊採用了低黏度的醯胺(Amide)溶劑做為電解液基底,藉此降低了電池內部的阻抗。根據研究指出,新型電池的輸出電流較既有產品提升了一個數量級(10倍以上)。研究團隊以新開發的碳電極與電解液試作了鋰空氣電池。由於此次開發的電解液揮發性較強,因此在碳電極上形成一層氣體擴散薄層,並採用從氣體擴散層橫斷面方向進行氧氣交換的電池結構。
 
以試作的鋰空氣電池進行充放電循環測試。結果顯示,電池的能量密度維持在500 Wh/kg以下,與既有鋰空氣電池相當,但輸出密度提升至500 W/kg以下,為既有電池的10倍。由於無人機懸停(Hovering)所需的輸出密度最低約400~500 W/kg,因此新型電池已達到可供無人機懸停所需的輸出功率。今後研究團隊將推動鋰空氣電池的大規模化,並計劃開發高容量、輕量化之電池,期應用於微型機器人等小型無人機之外的電源用途。

資料來源: https://www.nims.go.jp/press/2025/03/202503110.html
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