▲清華大學化工系段興宇教授研究團隊研發出摻碘的紅磷奈米化合物電池。（圖／清大提供，下同）
記者盧映慈／綜合報導
手機不離身已經是現代人的常態，但電池續航力不夠一直是個擾人的煩惱，如何在多功能的手機中不占空間、又能做出容載高電量的電池呢？清華大學化工系段興宇教授就帶領團隊，利用「摻碘的紅磷奈米粒子」製作出實際電池，不但耗材大減成1/6，電容量更達到現在的7倍，研究人員表示，成功的瞬間「超感動」。
目前3C用品大多使用鋰電池，但電池負極使用的材料「石墨」電容量已經到達極限，許多科學家嘗試用蓄存高的「磷」來替代，但都因為不導電、充電後容易膨脹碎裂等原因，無法突破界線；但段興宇團隊耗時1年多，發展出「溶液合成法」，使用三碘化磷（PI3）為原料，室溫下5分鐘就能合成「摻碘的紅磷奈米粒子（Iodine-Doped Red Phosphorus Nanoparticles）」，電導率瞬間提升為紅磷的100億倍，經過數百次的充放電後仍然穩定不破裂。
▲紅磷奈米化合物導電率高出原本紅磷100億倍。
這項研究成果近期登上了奈米科學標竿期刊（Nano Letters），美國化工界影響力最大的科普雜誌「美國化學化工新聞」 （C&EN news）也特別撰文報導。段興宇表示，磷的價格便宜又容易取得，目前最新蘋果手機使用的電池負極的石墨約為6公克，但同樣的電容量，摻碘的紅磷奈米粒子只需要不到1公克，藉由這項技術，未來能做出更小、更輕、續航力更佳的新材料電池。
論文的第一作者張維中透露，成功的關鍵在於「反向思考」，以前在嘗試合成奈米磷化物時，大多使用在高溫下才能釋放磷的前驅物，但他偶然試用了沸點較低的三碘化磷，成功在室溫下製造出摻碘的紅磷奈米粒子，也成為全球室溫下合成成功的首例；目前團隊已著手申請多國專利，未來還將嘗試應用在鈉離子電池上，可降低大型儲能電網的成本與提高其可用的電容量，為新一代電池研發帶來革命性的突破。
▼團隊所製出的紅磷奈米物與軟型電池。
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