大容量電池新技術 關鍵複合材料

2023年8月2日

超級電容器(supercapacitor)是一種能源儲存裝置，有別於一般電池是依賴化學反應儲存能量，超級電容器是靠兩個電極緊密排列間產生的電場儲存，因此儲存和釋放能源的速度比傳統電池快得多，成為在需要快速功耗突發時的理想選擇。這項新技術也為大容量能源儲存，特別是太陽能、風能和潮汐能等可再生能源，提供一種具永續性且可拓展的方案，前景看好，即使在供應不穩時也能確保能源穩定，
目前的電池技術極度依賴稀缺資源，因此尋找創新且環保的替代品十分重要。美國麻省理工學院科學團隊，卻從兩種人類已經使用至少兩千年的材料：水泥和碳黑(carbon black)，開發出一種奈米導電複合材料。透過將導電的碳黑添加到水泥混合物中硬化，在裡面形成密集相通的導電材料網絡。當水泥與水產生反應時，會形成多孔的分支網絡，碳移到這些空間裡形成不規則的線型結構，在小體積內產生巨大表面積，電容器的電容量就取決於導電板的表面積。
接著將材料浸泡在氯化鉀等電解質中，讓碳結構聚集帶電粒子，接著製成兩個電極，用小空間或薄薄的絕緣層隔開，形成一個強大的超級電容器，連接到電源時，能量儲存在電極板，而連到端子(load)時就會釋放電流提供電力。研究人員也表示，這種複合材料有望在未來，成為可供電動車充電的路面、自行發電的避難所，還能同時儲存風力或潮汐發電，供之後陰天時使用。

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