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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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快速發現材料

David H. Freedman

電動車可以跑得更遠,智慧型手機有更強有力的處理器,以及更好、更明亮的螢幕。這些,要歸功於聖地牙哥的野貓發現科技公司(Wildcat Discovery Technologies)正在開發的新材料做成的電池。

野貓公司一次測試數千種物質,以加快找到寶貴的能源儲存材料。去年三月,它宣布一種磷酸鈷鋰陰極能提高能源密度,比目前最常用的磷酸鋰離子電池所用的陰極高三分之一左右。野貓公司也發表一種電解液添加劑,讓電池在更高的電壓更可靠地運作。

要選到最適當的電池材料,是一件十分棘手的問題。電池由三種主要的組件構成:陽極、陰極和電解液。每一種組件都能由大量的複合物混合做成,而且三種組件合在一起必須運作良好。於是這就有數百萬種可能的組合值得去探索。

野貓為了搜尋贏家組合,採用本來為藥物研發實驗室發展的一套策略,稱作高產出率組合化學(combinatorial chemistry)。野貓不是一次測試一種材料,而是有條不紊地同時進行數千種測試,一個星期合成和測試約三千種新材料的組合。「我們已經找到一些材料,能使能源密度增為三倍,」執行長馬克‧葛雷瑟(Mark Gresser)說。

也有其他公司嘗試使用組合技術,以發現新的電池材料,但它們大多遇到障礙。測試數千種材料的簡單方法,是將每一種材料的樣本沉積在基板上的薄膜。以前的研究員確實靠這種方法,找到適合電池組件使用的材料──可惜後來才發現候選材料通常缺乏成本效益,不適合大規模生產流程。

為了避免浪費時間,野貓設法使用小型的大量生產技術來生產樣本。也就是說,在測試候選材料的性能時,也一併測試它們是否容易製造。野貓也測試材料連接在一起做成的真正電池,以及它們在各種可能操作環境下的狀況。「影響電池性能的變數有許多,包括溫度和電壓,我們必須全面探究,」葛雷瑟說。結果是,在野貓的試驗台上表現良好的材料,實地測試時也可能表現良好。

如果野貓成功,它的努力將做出比目前還要小或更強有力的電池──這樣的改良,將吸引智慧型手機和電動車的製造商登門。



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