美麗的意外！科學家不小心造出「不壞電池」，使用20萬次竟只耗損5%電量

你有沒有筆電或手機用了好幾年還沒壞，卻因為電池老化一定要插著電源才能使用的經驗？現代琳琅滿目的電子產品，從手機、筆電到平板，大都使用充電電池，而其中最常見的就是鋰電池，通常經過上千次重複充電使用後，電池就會開始明顯地衰退，蓄電量大幅降低。也因此很多時候，電子產品最先壞的就是電池。

據Popular Science報導，加州大學爾灣分校（University of California Irvine）研發了新的電池，用奈米金線來儲存電力。使用這個架構做出來的電池，可以循環充電約20 萬次而無明顯的損壞或衰退，遠遠超越一般鋰電池的表現。加州大學爾灣分校的新聞則提到，一般電池大約5000～7000次充電循環後就會開始快速死亡。

然而造出長壽電池的研究人員並不清楚背後的原理，他們本來只是打算要做一種固態電池，用膠態電解質取代電解液來儲電，因為包括鋰離子電池在內，常見的電池內部多含大量液體，而液態電池對溫度敏感，極度易燃。因為局部充電及可塑性高等特性，大部分電子產品的電池都含有液體。另一方面，根據歐洲儲能高峰會（Energy Storage Europe）資料，要找到導電良好的膠態電解質則相當困難。

論文主要作者之一Reginald Penner說，他們在循環充電的過程中意外發現這些電池沒有明顯的損耗跡象，「但我們還不清楚背後的機制。」

這項研究中使用比細菌還細的納米金線，外層包覆氧化錳，並覆以膠狀電解質保護。其實近幾年已經有很多團隊在研究金屬奈米線（nanowire），不過爾灣團隊的膠狀電解質才是讓他們的研究獨樹一格的原因。膠會和金屬氧化物塗層作用，進而避免崩解。金屬線愈長，表面積就愈大，就能累積愈多電荷。

Penner 解釋，「（這些膠）不只是用來固定金屬線，它還能讓金屬氧化物更柔軟，因此也更不易碎。它讓負責儲存電荷的金屬氧化物更加堅韌。」

根據Popular Science，雖然這項技術可望為消費電子產品延長約400倍的電池壽命，但它並不是一般電池的形式，電池通常需要正負極來向外通電，但這個裝置將兩極接在一起，自成一個迴路，自己幫自己充電，這樣一來更方便持續測試充放電。

Penner表示這就像兩個杯子互相倒水，過程中會有一些水濺出來而浪費掉，這樣來回充電通常也會耗損一些電能，在這個情況下，他們的電池在20萬次循環後，只耗損了約5% 的電量。

另外，雖然實驗中只需要少量的金，但要大量製造這種電池的話，用金還是太貴了。Penner認為可以用像鎳之類比較常見的金屬代替，這就需要其他技術的支援。團隊未來的目標是將這項技術實行在電池上，並進一步探討背後的機制和原理。此研究結果已刊登於美國化學學會的Energy Letters頁面。

本文獲「Inside」授權轉載，原文在此

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