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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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正方形 Icon 編者的話 Editor's Note

機會,來自不斷地追求

撰文/張彥文

近年來,工研院屢獲國際獎項的榮耀,研發實力躋身國際已是不爭的事實,不過這個月我們報導的「鋁離子電池」,又是一個完全不同的故事。

多年前,一名學生至工研院參觀,看到手電筒靠著氫能燃料電池發光時,在他心中留下了深刻的印象,「我當時覺得很surprise,沒想到工研院已可讓製氫成為一項可以實際供電的產品。」憶及當時,這個靠著研發鋁離子電池而登上國際權威期刊《Nature》的年輕人,眼裡仍然閃爍著興奮的光采。

後來,這個以輕金屬合金與應用,以及鋁、鋰、鎂等氧化物為主要研究領域的學生,就選擇了工研院做為研發替代役的單位。進入工研院之後,他發現了更寬廣的天空,因為不論技術、資源、人才等等,工研院都能提供豐富的支援,讓他可以盡情地揮灑,也奠下了日後研發出鋁離子電池的基礎。

2012年是一個重要的轉捩點,當年工研院邀請美國史丹佛大學化學系教授戴宏杰到臺灣發表演說,習慣全球走透透尋找創新研發機會的戴宏杰,對這個年輕人的鋁離子電池研究計畫產生了濃厚的興趣,就推薦他到史丹佛大學擔任訪問學者,希望連結史丹佛大學及工研院的資源,進行鋁離子電池技術的創新研究。

而能夠促成這個年輕人前往史丹佛進行為期15個月的研究計畫的另一項關鍵,則是工研院的「鴻鵠計畫」。所謂的鴻鵠計畫,是工研院為加速培訓知識經濟所需人才的質與量,每年選派40名優秀菁英赴國際頂尖研究機構進行前瞻性科技研究,培養具宏觀視野的國際級科技創新及管理菁英;更期望透過人才的訓練,為臺灣產業引進更多創新思維,締造更多國際合作的可能。

也就因為這個關鍵的人才培育計畫,這個年輕人才得以順利赴美追尋夢想。然而成功並非一蹴可幾,剛到史丹佛大學的前幾個月,研究一直難有突破,原本以為適合的材料,卻達不到預期的成果。不過靠著史丹佛大學豐沛的資源,與堅持的精神,終於發現石墨與鋁做為關鍵材料,可以成功發展出鋁離子電池。

這種電池的優勢在於鋁在地殼中含量豐富,比鋰的蘊藏量還多,在成本上就占有極大的優勢;而且石墨的能量密度高、導電性強,再加上相對於目前廣泛使用的鉛酸電池來說,對環境的負面影響較小,因此能成為未來發展儲能裝置的理想材料。目前臺美研究團隊已共同開發出輕薄如名片大小的鋁離子單電池,其特點在於可百分之百充放電,重複充電次數在實際測試下超過7,500次,而且以現在開發出來輕薄可撓曲的單電池為例,只要1分鐘即可充電完成,充電效率十分優異,因而能夠得到《Nature》期刊的肯定。

鋁離子電池目前可利用的電容量僅為完整潛力的1/7至1/8,臺美研究團隊也持續研究如何擴增電容量,希望未來能夠提供再生能源與大型儲能裝置使用,甚至發展為電動自行車等輕型機動車輛之動力來源。

「創新,來自不斷堅持累積的能量;成功,必須抓住一次偶然的機會。」工研院這位年輕博士的故事,不但在能源領域上獲得了一項重大的突破,對所有正在從事科技研發,或是未來有志於相關領域的科技人來說,都極具激勵的意義,只要相信自己做的事,機會就會來敲門。

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