【專訪】 香港水系鋅電池研發團:不爆炸+可屈曲+耐衝擊

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七月 20, 2018 •人物專訪, 業界專訪

目前鋰電池仍然是手提便攜裝置最常用的電池,但由於不能屈曲、過熱或被擠壓時會有爆炸風險,未必適用於一些特殊裝置。世界不少研究人員正研發代替產品,以解決鋰電池面對的問題。城市大學科學及工程學院師生就正研究「水系鋅電池」,除擁有柔軟、可屈曲的特性,被破壞或加熱時比鋰電池更為安全。城大希望可發展在穿戴式電子產品之上,同鋰電池分庭抗禮。

▲形狀扁平比一包糖更薄的「水系鋅電池」為燈棒(右方)供電

▲「水系鋅電池」可任意被屈曲而不會發生異常現象

▲城市大學科學及工程學院師生合作開發「水系鋅電池」

柔軟並不會爆炸實用性廣

其實以鋅來做電池已經有百多年歷史,最常見的有碳鋅電池。市面上經常出售含有鋅的電池,都不能充電。百多年前愛迪生公司發明過鎳鋅充電池,充電幾次就會遇上不少問題。城市大學科學及工程學院支春義副教授,聯同十幾位博士研究生,研發最新「水系鋅電池」。它解決以往鋅電池的各種限制,使用水凝膠藏住電解質,令電池不會產生洩漏情況。

▲「水系鋅電池」可屈曲的特性令它可使用於穿戴式裝置

在 3 年多前研究這款電池的時候,充放電次數只能有 100 次至 300 次。現時他們經過改良,已經可令鋅電池可充放電次數增至 3000 次至 4000 次,而且在 1000 次充放電後,其儲電量可維持在最初的 97%。

可抵受火燒+水浸+折曲

「水系鋅電池」使用的物質,可令它就算被火燒、遇到水浸、被皺摺、剪破,也不會發生爆炸現象。其柔軟的特質,令電池可隨不同產品的形狀而改變。支春義博士期望這類鋅電池可應用在穿戴式裝置,例如醫療、美容、嬰兒、寵物身上使用的電子裝置,或者製作成智能服裝、電子書閱讀器,以及應用在玩具。在一些士兵的服裝上存有大量感應器,此類電池可令軍服被射穿也不會發生爆炸。

在測試當中我們把它放在高溫環境,把它扭曲,變成不同的形態,甚至利用刀片去戳破它,也不會發生爆炸現象。

▲「水系鋅電池」在燃燒之下仍然能正常供電

▲屈曲電池也阻止不到它供電,使它適用於智能衣服

▲「水系鋅電池」被刺穿也不會發生異常現象

▲「水系鋅電池」放在水中仍然能正常供電

▲被剪破的「水系鋅電池」不會發生異常現象

生產成本較低亦會是「水系鋅電池」的潛在優點。一般鋰電池需要在一個無塵而且低水含量的組裝環境。水系鋅電池就絕對沒有這個問題。

然而對於能否取代鋰電池,支春義博士認為鋅電池同鋰電池可在不同領域發展,不能說誰取代誰。水系鋅電池能在穿戴式裝置或服裝上廣泛使用。

毋須無塵廠房生產成本較低

至於支博士有否想過盡快為鋅電池進行大量生產?雖然有人發明軟性鋰電池,但直至現在仍有未有商業化生產,城大師生希望繼續開發水系鋅電池。支春義副教授表示,他們所研發的水系新電池並不需要在真空環境下生產,所以整體投資額可大幅壓縮。然而支博士認為仍需要 3-5 年的時間,才能把水系鋅電池市場化。

在 3 年多的研究時間當中,累積研發開支達 300 萬港元。除了得到「創新及科技基金」資助之外,他們的研究得到城大撥款,以及來自大學教育資助委員會的撥款。 

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