鋰電池新希望？韓國開發出「碳奈米管複合電極」

韓國慶尚大學研究團隊最近開發出新的鋰電池技術了！他們成功在實驗室將碳奈米管生長於石英編織布上，開發出兼具高導電性與機械強度的多功能電極材料，其中新電池經過 50 次充放電循環後，電容量維持率仍可達到 89.8%！

鋰電池向來是全球能源轉型的核心技術，但過去鋰電池無法承擔任何結構負載，對於講究輕量化的航太領域是一大問題，為此科學界近年積極投入「結構型鋰離子電池」研發，期望讓電池在儲能之餘，同時具備負重能力，讓鋰離子也能成為飛機或汽車負重結構的一部分。

要實現這項目標，電極材料必須同時滿足優異的電化學性能與機械強度。過去研究曾嘗試採用碳基纖維，雖然導電性佳，但碳基纖維的熱穩定性、化學穩定性不足。石英編織布則具備良好的尺寸穩定性、化學惰性與耐高溫特性，適合在嚴苛環境下運作，唯一的致命傷是導電性極差，難以直接作為電極使用。

韓國慶尚大學這次使用化學氣相沉積法，以鎳為催化劑，在石英編織布表面均勻生長碳奈米管。這種種奈米結構不僅能建構高效的電子傳輸網絡，還能與電極基質產生機械互鎖效應，有效強化整體結構完整性，且製程中無需添加額外黏著劑，碳奈米管即可與底層織物形成穩固鍵結。研究人員進一步透過調控反應溫度來優化碳奈米管的形態特性，分別在攝氏 600 度與 700 度兩種條件下進行實驗。

測試結果顯示，以攝氏 700 度製備的樣本表現最為出色，在 0.1C 的充放電倍率下，放電容量達到每公克 201.54 毫安培小時，且歷經 50 次完整充放電循環後，電容量維持率仍有 89.8%，展現出優異的循環穩定性。

在航太與國防領域，此類電池可望率先應用於無人機，大幅提升航程與酬載能力。在民用市場，電動車製造商未來或可採用結構型電池設計，讓電池組同時承擔車體結構功能，在提升安全性的同時有效減輕車重，進一步延長續航里程。相關成果已發表於國際期刊《Energy Materials》。

責任編輯：Chris
核稿編輯：Sherlock

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