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成大材料系洪飛義教授團隊 創新研發噴墨印表機噴印鎵電池

成大材料系洪飛義教授團隊 創新研發噴墨印表機噴印鎵電池-3D列印電池

噴墨印表機除了列印文件,竟然也可以是製作電池的工具!成大材料系教授洪飛義團隊繼2016年創新研發3D列印電池,2019年又有令人驚艷的創舉,以簡易的噴墨印表機直接噴印鎵電池。洪飛義指出,鎵是液態金屬,電性很好,是鋰電池的3至5倍,目前全球尚未有鎵電池相關的國際文獻資料,團隊已建立起鎵電池的模型,負極是鎵,正極是碳,若有機會商業化,對全球儲能工業將帶來重大效益,更重要的是「鎵」無毒,沒有危害健康的疑慮,也不會污染環境。

洪飛義指出,自己與材料系呂傳盛教授率團隊研究電池多年,研發過鎂電池、鈉電池、礦石電池等,都是粉末形式表現,就連2016年的3D列印電池也是粉末製程。多年來一直在思考,是否還有其他材料可以開發製作電池,以及下一代電池的可能樣貌。液態鎵金屬的電性雖然很好,但長期以來都被認為,鎵是金屬,常溫呈液態狀,但比重大(密度6左右),虹吸原理吸不起來而無法發揮常壓輸送功效,更難以噴霧形式來表現。

研究生廖顯慶、何彥廷以及成大貴重儀器中心的陳冠仁博士,抱著不怕失敗的實驗精神,將液態鎵放入常見的花器按壓噴水瓶,用力稍稍一壓,沒想到瓶內的塑膠管輕鬆的就吸起比重頗重的鎵,順利的噴出來。這個顛覆傳統思維的結果,令團隊大為振奮,也更加積極投入鎵電池的研究,同時也試著著將液態鎵裝入噴墨印表機的墨水匣,一樣噴得出來,放入噴槍也可以。洪飛義推測,也許是鎵對塑膠的吸附力不高,虹吸原理才得以發揮。

洪飛義表示,實驗室研發的鎵電池用的是90%鎵與10%錫,將其噴於銅箔上,因鎵的化學親和性高,噴在銅箔上很快就能固化。實驗室的鎵電池除了能做一般含電解液的電池,還能做出無電解液的純乾電池。會想去做純乾電池,主要的考量是目前的電池都含電解液,難免有漏液的疑慮,如果電池不必用到電解液,對環境會更好。

另外,研究過程與結果也發現,鎵電池不需要大型廠房與製程設備就能製造與生產。若商業化製作,可以有效減輕設廠成本。此外,鎵金屬活性高,雖然容易形成氧化鎵,但並不影響電性,依然可以與其他合金搭配出多樣化的電池,以適合各種不同電壓的需求。

新聞來源:由成大提供

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