前瞻技術脈動：電池與充電(201802)

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科技產業資訊室 (iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2018年6月14日

圖、前瞻技術脈動：電池與充電

研究者開發可以儲存太陽能和風能的水電池

史丹佛大學研究人員開發出一種以水為基本材料的錳氫電池，高度為3英寸可產生20毫瓦/小時的電量，充放電的次數可達1萬次。通過將特殊的鹽投入水中，產生可逆的化學反應，並以氫氣的形式儲存，研究成果已經發表於 Nature Energy 期刊。
參考資料：Researchers develop water-based battery to store solar and wind energy. TechXplore，2018/4/30.

太陽能電池技術的未來

沖繩理工大學開發出完全無機的新型鈣鈦礦材料，可用於未來太陽能電池的使用。該材料具熱穩定性、高效、低成本，雖然鈣鈦礦太陽能電池目前壽命只有一年或兩年，但這項新技術未來前途可期，這項成果發表在Advanced Energy Materials上。
參考資料：Bright Future for Solar Cell Technology. OIST JP，2018/4/27

微小尺寸的3D電池

美國加州大學洛杉磯分校發表在Joule期刊上的研究，利用製造半導體的方法(微影蝕刻)，製作出均勻間隔排列的陽極柱陣列，均勻地覆蓋一薄層聚合物電解質，並陽極陣列柱之間的區域填充陰極材料，形成微小的3D鋰離子電池。其佔有的面積僅值有9mm²，能量密度為5.2mWh/cm²，這是3D電池報導中能量密度最高的，且經受100次的充放電循環。
參考資料：3D batteries pack power into tiny footprints. Science Daily，2018/5/3

新裝置可以讓電子設備的電池壽命延長100倍

在Advanced Electronic Materials和Advanced Science期刊上報導，美國密蘇里大學的研究人員透過在矽基板表面上沉積蜂窩結構的磁性合金，形成一種2D奈米結構材料。新材料可以作為單向傳導電流的磁性二極體，與一般半導體二極體電子元件相比，此材料的功率耗散顯著地降低許多。這種磁性二極體為低能量消耗的新型磁性電晶體和放大器帶來新的契機，因此可提高電源的使用效率，意味著可將電池壽命延長100倍以上。
參考資料：New device could increase battery life of electronics by a hundred-fold. Science Daily，2018/5/16

透過理論找到在高磁場下更好的熱電新材料

熱電材料可以回收熱能變成電能，但是因為回收效率與產能不好，僅用於核能與大型發電廠。MIT研究團隊找到了提高材料熱潛力的方法，發電效率可提升5倍且產生2倍的電能。利用拓撲半金屬材料零能隙的特性，輔以強磁場影響電子的運動，達到更好的熱電反應，在500K與30 Tesla的環境下可增加18%的發電量，成果已發表於 Science Advances 期刊。
參考資料：New materials, heated under high magnetic fields, could produce record levels of energy, model shows. Phys.org，2018/5/25

柔性與高效的多種能量收集模式

在Energy and Environmental Science期刊上報導，美國賓州大學的研究人員利用聚合物支撐3D壓電陶瓷奈米粒子泡沫，形成柔性的3D壓電複合材料。當材料受到拉伸或彎曲時，可以產生電能，同時在溫度梯度(溫差)的環境中，也可藉由熱轉換成電能。因此，在不同模式下具有高能量輸出，與一般壓電複合材料相比，此種3D複合材料能夠提高10倍的機械能和熱能的收集能力。
參考資料：Flexible, highly efficient multimodal energy harvesting. Science Daily，2018/5/21

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