清大研发7倍容量新电池 登顶级期刊
http://www.chinatimes.com/realtimenews/20170411004702-260412
中时
3C产品当道，如何做出体积更小、电量更高的电池，是国际间科学家最想取得
的突破。清华大学化工系教授段兴宇团队，研发全球第一个以红磷为负极的“
海量”电池，电容量是锂电池的7倍、耗材仅需6分之1，研究成果登上奈米科学
标竿期刊《Nano Letters》，也获美国化学化工新闻（C&EN news）撰文报导。
段兴宇团队研发全新电池材料“掺碘的红磷奈米粒子”，理论电容量是目前锂
离子电池使用的负极材料石墨的7倍、但耗材仅需6分之1，不仅冲破锂电池充电
量的天花板，更大幅延长电池续航力，为电池研究立下新里程碑。
团队更用这个全新材料，成功做出全球第一个红磷为负极的“全电池”，也就
是可以实际使用的电池。团队已申请多国专利，并将尝试应用于钠离子电池，
可望降低大型储能电网成本、提高可用电容量，为新一代电池革命性突破。
段兴宇表示，磷是地表上最丰富的元素之一，便宜也易取得，潜力无穷；以苹
果手机iPhone 7为例，目前作为电池负极材料的石墨耗重约6公克，若改用新材
料不到1公克，即有相同电容量，意即更小、更轻、续航力更佳。
段兴宇说，目前锂离子电池广泛使用于3C商品，但作为负极材料的石墨电容量
已达极限，过去虽有学者尝试以理论电容量为石墨7倍的磷替代，却苦于磷几乎
不导电、如同绝缘体；即使成功充放电，也容易急剧膨胀而破碎。
团队耗时1年多，实验数百种材料，终于利用“溶液合成法”，使用三碘化磷为
原料，室温下5分钟便能合成“掺碘的红磷奈米粒子”，导电率大幅提升为100
亿倍，且这种新材料经过数百次充放电后，仍维持稳定不破裂。
研究论文第一作者张维中指出，成功关键在于“反向思考”，以往研究尝试合成
奈米磷化物时，多使用要在高温下才能释放磷的前驱物，但团队一次偶然试用沸
点较低的前驱物三碘化磷，产生意想不到的好效果，也是全球首例。
团队成员曾冠维笑说，实验仿佛“在茫茫的化合物大海中，寻找最佳组合，载浮
载沉、失败数百次”，当得知“配对”成功瞬间，感动难以言喻。