電池以後可能永遠用不壞？科學家推「自癒」電極

過度充放電導致鋰電池壽命縮短？由史丹佛大學和美國能源部實驗室最新開發出的「自癒」電極，有望大幅增加電池的生命週期。

史丹佛大學、美國能源部SLAC國家加速器實驗室(SLAC National. Accelerator Laboratory)17日發布新聞稿指出，研究人員已開發出全球第一款能夠自行癒合的電極，秘訣是為電極包覆一層有彈性的聚合物，當電極在電池充放電過程中出現微小裂縫時，這層保護膜可捆住電極、讓縫隙自行修復。

上述技術將為電動車、手機等行動裝置帶來全新的變革。史丹佛大學博士後研究員暨研究報告共同主要作者Chao Wang表示，對動植物而言，自癒能力是存活、延長壽命的重要機制，本份研究希望讓鋰電池擁有類似的能力，以便延長電池壽命。

Wang工作的實驗室主持人為史丹佛大學教授Zhenan Bao，他的團隊主要從事彈性電子貼皮(electronic skin)的研發作業，主要應用於機器人、感應器、義肢等產品。Bao表示，矽電極(silicon electrode)若包覆了具有自癒機制的聚合物，則壽命將可延長10倍。他說，這種自癒聚合物只要花上幾小時就能修復任何裂縫。

全球的科學家目前都在尋找可讓鋰電池陰極儲存更多能量的方法，以便在減輕重量的同時還能提高儲存效能。目前最具前景的電極材料就是矽，這種材料可在充電時大量吸收鋰離子，但缺點是電極體積也會跟著膨脹三倍，而放電時則會縮回原來的大小，增加電極脆裂的機率。若為電極包覆了上述保護膜，則可解決這個問題。

與Bao共同帶領這項研究的史丹佛大學副教授Yi Cui則表示，他們開發出的鋰電池原型還算實用，目前電池容量不會減少的充放電次數為100次。Cui說，未來應可朝手機充放電500次、電動車充放電3,000次後，鋰電池容量皆不會下降的目標邁進。Cui並表示，這種包覆聚合物的矽電極，由於材料容易取得，因此也是第一個有機會商業化的解決方案。