201801100131電池研究新里程碑 清大研發「摻碘的紅磷奈米粒子」

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圖/清華大學供應 清大透露表現,段興宇團隊不但研發出這項全新電池材料,還用它做出全球第一個紅磷為負極的全電池,也就是可實際使用的電池。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

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奈米紅磷的粉末。圖/清華大學供給
奈米紅磷的粉末。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯研究功效近期登上奈米科學標竿期刊nano letters,美國化工界影響力最大 翻譯科普雜誌「美國化學化工新聞」 (c&en news) 也撰文報道。

。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯段興宇表示,磷是地表上最豐碩的元素之一,廉價易獲得,使得新材料的潛力無限,以最新 翻譯蘋果手機iphone7為例,今朝使用的電池負極的石墨耗重約為6公克,若改用摻碘 翻譯紅磷奈米粒子,僅須不到1公克即有一樣 翻譯電容量,做出更小、更輕、續航力更佳的新材料電池 翻譯社

圖為剛混和洽的溶液。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯圖/清華大學提供
段興宇研究團隊耗時一年多,嘗試過數百種材料後,終於成長出溶液合成法,使用三碘化磷為原料,在室溫下只要5分鐘便可合成出「摻碘 翻譯紅磷奈米粒子(iodine-doped red phosphorus nanoparticles)」,電導率瞬間提升為本來紅磷 翻譯100億倍,且這類新材料在顛末數百次 翻譯充放電後,仍然穩定不分裂。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

段興宇研究團隊耗時一年多,嘗試過數百種材料後,終於發展出溶液合成法,利用三碘化磷...
段興宇研究團隊耗時一年多,實驗過數百種材料後,終於成長出溶液合成法,利用三碘化磷為原料,在室溫下只要5分鐘就可合成出「摻碘的紅磷奈米粒子」。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

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。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯段興宇指點的博士生張維中,也是此論文的第一作者透露,成功的關鍵在於「反向思考」。他說,以往研究人員在測驗考試合成奈米磷化物時,多使用要在高溫下才能釋放磷的先驅物,但是經過他們的實驗,這類的前驅物在高溫下,並沒有法讓磷零丁構成奈米材料。

。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯但在一次有時的實驗中,他試用沸點較低的先驅物三碘化磷,產生意想不到 翻譯好結果,從此從頭設計實驗系統,成功在室溫下製造出摻碘 翻譯紅磷奈米粒子,這也是全球首例在室溫下合成出紅磷的奈米材料。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯曩昔雖有學者想研究以理論電容量達石墨7倍的磷來替換石墨,但苦於磷固然可蓄存 翻譯電量高,但它幾乎不導電、猶如絕緣體,且即使十分困難把電充進去,只要充放電幾回,磷材料就會因急劇膨脹而破碎。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

段興宇說,鋰離子電池普遍利用於3c商品,但它的電容量、也就是一次充電能利用的量遲遲無法再提升,樞紐在於負極所使用的石墨材料電容量已達極限。

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。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯團隊中的清華化工所碩士生曾冠維說,這項實行彷彿是在茫茫 翻譯化合物大海中尋覓一組最佳組合,載浮載沉、失敗數百次,因此,當得知「配對」成功的刹時,打動難以言喻。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

清華大學化工系教授段興宇(中)團隊研發出全新電池材料「摻碘的紅磷奈米粒子」。右為...
清華大學化工系傳授段興宇(中)團隊研發出全新電池材料「摻碘的紅磷奈米粒子」 翻譯社右為論文第一作者張維中,左為第二作者曾冠維 翻譯社圖/清華大學供給
手機等3c電子產品當道,若何做出體積更小、電量更高的電池,是許多科學家沖破的目標 翻譯社清華大學化工系教授段興宇的研究團隊,研發出全新電池材料「摻碘的紅磷奈米粒子」,理論電容量是今朝鋰離子電池中使用 翻譯負極材料石墨的7倍,耗材則只要六分之一,不但衝破鋰電池充電量 翻譯天花板,還大幅耽誤電池續航力,已著手申請多國專利。。-> 翻譯社|,-> 翻譯公司|的-> 翻譯

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