用橡膠製做電解質？美科學家有望打造更安全持久鋰電池

我們都知道橡膠是絕緣體，基本上不會是鋰離子電池的理想電解質材料，不過美國喬治亞理工學院打破眾人的印象，研發出高導電度的橡膠材料，利用這種彈性電解質，有望打造更安全、續航里程更長電動車電池。

鋰離子電池引起多種技術的革命，為人們帶來翻天覆地的改變，小至大從智慧型手機、筆記型電腦、電動車到電池儲能系統，不過鋰離子電池還有一些改進空間，好比電池損壞或是過熱時，其中的液態電解質可能會帶來起火或爆炸風險。

既然液態電解質可能伴隨祝融風險，那麼固態電解質有解嗎？確實可以，由過去經驗已知固態電解質可有效降低起火風險，但也會帶來其他挑戰，由陶瓷材料製成的固態電解質稍嫌「脆弱」，電解質與電極之間的介面不完整也會降低鋰離子的導電度。

因此美國喬治亞大學團隊認為，橡膠等彈性材質可以解決這上述兩個問題。不過有鑒於橡膠的絕緣特性，團隊在橡膠嵌入具導電特性的丁二腈（succinonitrile），橡膠則負責提供彈性的 3D 支架，讓電解質能與電極維持平滑的介面，同時也可以防止鋰晶枝生長。

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在團隊測試中，採用新型電解質的鋰離子電池在室溫下能以 4.5 V 電壓運行，容量為 93 mAh g-1，1,000 次循環後容量幾乎沒有衰減，在充放電 100 次循環後也沒有形成枝晶。不過這當然還有進步空間，團隊正努力提高循環次數和離子電導率，最終為電動車帶來更安全、更持久的電池。

主要作者 Michael Lee 表示，離子電導度愈高代表會有愈多離子移動，透過增加電池比能量和能量密度，可以進一步延長電動車的續航里程。

做為知名電動車創新中心，喬治亞大學也正與南韓 SK Innovation 合作，SK Innovation 正在資助電解質材料研究，以製造比傳統鋰離子電池更安全、能量密度更高的下一代固態電池，SK Innovation 最近也宣布在喬治亞州康默斯建置電池工廠，預計 2023 年鋰離子電池的年產量將達到 21.5 GWh。