94歲高齡「鋰電之父」再出山：發明新「全固態電芯」讓冬天手機不再關機

電池業已經多年沒有長足進步了。智慧手機技術日新月異，電動汽車越來越流行，但受制於鋰電池有限的容量，手機的續航和電動汽車的里程仍然是擺在人們面前的尷尬問題。你可能想到了石墨烯，或者氫燃料電池？就目前來看，另一種名為全固態電池 (all-solid-state battery) 的技術會更快地解救電池。

德州大學的科克雷爾工程學院宣佈，該校的研究團隊在全固態電芯技術上取得了重要的突破：他們發明了一種低成本、非燃燒，在能量密度、充放效率等指標上十分卓越的全固態電池。據該校稱，在實驗室測試中新電池的能量密度達到了現有鋰離子電池的三倍之多！

這次，鋰離子電池的共同發明者，已經 94 歲高齡的約翰·古德諾夫 (John Goodenough) 老先生再度出山，這個團隊由他和同事瑪利亞·布拉加共同領導。古德諾夫教授 1979 年發現將鈷酸鋰用作電極，可以顯著提升鋰電池的能量密度，他的諸多發現成為了後來鋰電池工業的奠基。

目前，絕大多數的電池都屬於液態電池（電解液）。但液態電池使用起來仍有缺陷，比如出現漲包現象、多次充放後電量降低等現象，而且若不嚴格按照額定電壓電流充電的話，將可能導致電池短路甚至起火爆炸。

而固態電池顧名思義，採用的是固態電解質。古德諾夫團隊的核心科技是一種採用鹼金屬（主要是納和鋰）製成的玻璃狀固態電解質。在實驗室中，新電池能在 1200 個充放循環之後只出現極小的損耗，環境容忍度也很好，能夠在 60℃ 到零下 20℃ 的溫度下工作——如果用到手機上，iPhone 大概再也不會在冬天自動關機了吧？

但目前來看，新電芯最先應用的應該還是電動汽車和工業級儲能裝置。「想要普及電動汽車，電池的成本、安全、能量密度、充放效率和循環壽命十分重要。我們相信，這個新發現將解決很多當前電池無法解決的問題。」古德諾夫說。

其實，固態電池技術早已誕生，但在過去因為大量生產的成本太高，一直被擱置。同樣，古德諾夫的新突破還未達到實際投產的程度，剩下的難題則需要該校和工業界共同攻克。好消息是，該校已經在申請專利，並計劃將技術授權給電池生產商。尼克爾斯估計在 18-24 個月之內，人們就能用新的全固態電池。最先問市的產品形態可能是紐扣電池，不久後則會有更多的形態。

鋰電池發明人研發三倍續航力電池新技術，充電只要幾分鐘

德州大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院教授John B. Goodenough在發明鋰離子電池後，再度研發出新固態電池技術，成本較現有電池更低、續航力高三倍，電池壽命更長、充電速度也由幾小時縮短為幾分鐘。 

今年94歲高齡的Goodenough博士鋰以離子電池共同發明人聞名，他最新研究成果是與該學院資深研究院士Maria Helena Braga研發而成的低成本全固態電池技術。

現有鋰離子電池使用液態電解質在電池陰、陽極之間傳導，在電池充電過快情況下，會引發電池「枝晶」（dendrite），導致電池短路而爆炸起火。研究團隊採用固態玻璃為傳導物質，可避免枝晶生成，而且在陽極上採用傳統電池無法使用的鹼金屬（包括鋰、鈉、鉀等），能有效增加陰極的能量密度，可拉長電池續航力。研究團隊表示，新電池技術能量密度比傳統鋰離子電池長3倍以上，而因為電阻更低，在實驗環境下，充、放電次數超過1200次。每次充飽電所需時間也從數小時縮短為僅僅幾分鐘。

此外，由於全玻璃傳導物質在攝氏-20度情況下仍能持續運作，這也使得使用此類電池的車子在零下環境中依然能行動自如。這也是第一款能在攝氏60度以下運作的全固態電池。

研究團隊還指出，避免枝晶的生成簡化電池製造的複雜度，而且它可從海水中取出鈉來取代鋰，使這種電池更環保、成本也更低。 

Goodenough博士指出，成本、安全性、能量密度、充放電速度、電池壽命是電動車普及的關鍵因素，他相信這項新發現能解決現今電池許多問題。