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針對車用的鋰離子電池而言，矽-空氣電池是更有前景的備選技術之一。矽空電池具有更高的能量密度，因而可做得更小更輕。此外，矽空電池也很環保且有彈性，較不受外在環境影響。更重要的是：其製造材料並非稀土材料，而是矽，因而成本更低且能無限供應。

但你可能會覺得這一切太美好，不可能是真的。的確，這種電池也存在一個重大的缺點。矽空電池至今僅能維持短短幾分鐘的壽命，在很短的時間內，從電池而來的電流就會停止流動。

矽空電池壽命極短的原因一直無法確定。專家們認為問題出在矽陽極的隔離層或空氣電極。但試圖以改善電極的方式來解決問題的成效並不大。最佳的成果是在離子液體的基礎上施加特定的電解液，這種方法可讓矽空電池的壽命延長到幾百個小時。然而，這與為鋰離子電池開發具成本效益解決方案的想法卻又背道而馳。

尤利希研究中心的科學家開始懷疑這個問題的另一個原因：電解液——氫氧化鉀的水溶液在過程中用罄。因此，研究人員開發出一種泵系統，能夠隨時重新填充電解液。

「只要矽陽極接觸到電解液，電池就會發電」，尤利希研究中心研究人員Hermann Tempel解釋。透過這種方法，可讓電池在矽用盡以前保持活躍狀態——尤利希研究中心的實驗可達到1,100小時的續航力。一旦電極被用完了，還可以透過更換陽極而重新活化。

至於下一步，研究人員們正尋找一種能夠保持電池運作而不必持續補充電解液的方法。「我們必須抑制電池的自放電過程，」Tempel說。他目前已經有一種如何抑制這種效應的想法——在電解液中的添加劑可望有所幫助。「儘管電池仍然不盡完美，但現在我們知道該往哪個方向走。」

編譯：Susan Hong

(參考原文：Record lifetime for silicon-air battery，by Christoph Hammerschmidt)

資料來源:電子工程專輯