2011/10/26 英國Ilika成功構建奈米薄膜電池超薄可彎電量大 @ 真乄科技業的頂尖投資團隊

“organic radical”薄膜電池可以充電1,000次，只有 200納米厚

蓄電池發展至今已有150年的歷史了，然而電池的構造卻並未發生大的變化。無論使用哪種電化學體系(如鉛酸電池、鎳氫電池或鋰離子電池)，電極需要被液態的電解質浸潤，並與之發生反應，從而產生電流。這種固態和液態並存的結構不可避免地導致了電池的體積偏大，並且存在漏液的危險。因此，全固態的電池結構被廣泛認為是一種更誘人的解決方案。

以鋰離子電池為例：將易燃的液態電解質替換為無機的陶瓷材料，電池的體積可以減少一半，並且不存在任何安全隱患。然而，高電導率固態電解質材料的缺失大大阻礙了全固態電池的發展，同時全固態電池的生產也對設備和工藝提出了更高的要求。使用薄膜沉積的技術路線可以將這兩個問題一併解決，並且生產出的電池有著更長的循環壽命，還可以在幾分鐘內完成充電。目前來自英國的科學家成功構建了全固態薄膜電池的雛形，並達到了所有預期的優點。該項革新技術由Ilika和汽車巨頭豐田公司共同開發完成。

Ilika是一家英國的基礎材料研發公司，正在協助豐田開發多項技術，其中包括固態電解質的研發。聯合的項目開發造就了一項新的薄膜電池生產技術，該技術適用於大規模生產。豐田公司已將初步結果在一些歐洲的科技大會上公佈。據悉，Ilika首席執行官GraemePurdy將參加10月份在大連召開的低碳地球峰會(LCES)，並於10月20日就全固態薄膜電池技術進行介紹。

新的全固態電池通過沉積手段合成，呈多層薄膜狀。開發過程中使用了Ilika獨有的高通量物理氣相沉積平台，該平台可將基礎材料的研發進程加快10至100倍。 Ilika借助其技術優勢，吸引了一大批全球領先的跨國企業進行合作研發。例如，殼牌氫能的研發總監JoepHuijsmans博士曾評價道：“Ilika高通量的合成和篩選技術非常高產，在合作過程中給我們留下了深刻的印象。”殼牌氫能也是Ilika的合作夥伴之一。

Ilika的全固態薄膜電池相較傳統電池有了全方位的性能提升，能滿足重要細分市場的需求：電池的厚度和重量減少了30%；電動汽車的續航里程大大增加，並且只需區區數分鐘進行充電；電網能為可再生能源項目配備壽命達幾十年的儲能係統。更重要的是，隨著生產規模的擴大，由於薄膜的生產技術和光伏、半導體行業有著許多共通點，全固態薄膜電池的生產成本也會以相同的速度迅速下降。

隨著科技發展，電子產品的體積也越來越小，而電器所使用的電池也相對的縮小。美國馬里蘭大學發展出一個又輕又薄又環保，蓄電力世上最強，還可以彎曲的電池。

如果將我們所擁有的那些，體積小卻功能強大的電器，如iPhone等打開來，會發現裡面的電池並非市面上販賣的那種長型或者小圓柱型的電池，而是一片片的薄片。這種蓄電器就叫做「薄膜電池」(Thin Film Battery)。

馬里蘭大學電子機械所的馬丁.佩克拉教授，結合奈米科技(Nano-technology)，研發出目前世界上最輕最薄可彎曲、同時蓄電量最強，還可以遠距離充電的薄膜電池，並且成立了一個公司「彎曲電子」(FlexEl LLC.)來進行商業生產。

彎曲電子的執行長鮑勃.布羅克特說，由於這些電池的蓄電持久，所以許多偵測大型建築或機械結構的儀器，都可以用上這個新的電池。

布羅克特說：「如果每次你登上飛機都擔憂機體結構是否完善，試想許多微小的設備包覆著機體，傳送出聲波，來搜尋細小裂縫等等。那樣的設備需要能夠持續很長時間的電池，且能夠遠距充電，並擁有極高的電量，而我們的電池就符合上述要求。你也可以想像這類的設備，裝置在全國每座橋樑上。」

另外，如控管超市中食品新鮮度，或控制醫藥保存溫度等設備，這種新電池都可派上用場。而所有需要體積小、可重複充電，並且蓄電時間長的電池的電子設備，如手機等等，都能利用這種新的電池。

電池比人髮薄安全環保可彎曲

由於使用奈米科技，所以能夠製造出極薄的電池。布羅克特描述了電池的大略外觀：「你要想像一個電池，看起來就像一張可再貼便條紙(Post-It)，它就是那麼薄，比人類頭髮還要薄。不過它的面積是可以伸展的，它可以是一分錢的面積，也可以是一張紙的面積。增加面積，就增加了電量。」

這個新電池的電量比起市面上其他薄膜電池，要多出50%。所有的電池都有重新充電的次數上限，但因為這款新電池的容量大且蓄電力強，充電次數也隨之減少，換言之，電池壽命也大幅增加。

布羅克特並指出，這個電池更比其他電池還安全：「如果你看看現在的一般電池，很明顯的都和高毒性的化學物質有關係。你不會想要在家裏或廚房裡打開那些電池，你不會想要讓當中的物質進入身體內。我們的電池雖然不能叫做無毒性，但可稱為低毒性，電池當中所有的物質，都可以在你的廚房水槽廚櫃底下找到。事實上，可能比你廚房裡化學品的毒性還要低。」

佩克拉教授開玩笑說，這個電池的酸鹼性就和沙拉醬差不多。他並且補充，由於這個電池使用的皆是自然材料，所以也很環保：「所有的材料都從自然當中取得，而非人造的有毒物質。」

由於這款新薄膜電池能以「印刷」的方式生產，並且所需材料及設備簡單，甚至只需要一個廚房大小的空間，就能生產，所以製造成本低，價格也相對低廉。

此外，由於它很薄，未來有可能舖設在房屋牆壁或者車上，成為環保的太陽能蓄電池。而可以彎曲的特性，則讓它能夠裝置在「可穿著」的電子產品上。或許不久的將來，我們能夠把電池穿在身上，隨時隨地都來電！

只有50微米的LiteStar薄膜充電電池。（網絡圖片）