以色列開發新一代多功能電極催生30秒快速充電技術

由以色列特拉維夫大學（Tel Aviv University） 所獨立出來的新創公司StoreDot，近日宣布能利用以短鏈胺基酸（short-chain amino acids）制作的半導體組件，在30秒之內將手機電池充滿。該公司日前展示了一款大小跟筆記本電腦充電器差不多的原型充電器，同時宣布獲得了600萬美元的風險投資，將有助于該公司在2016年正式推出尺寸為原型一半的快速充電器產品。

這種充電器是利用以有機聚合物材料、非傳統無機硅材料所制作的半導體組件來打造。該種有機材料是以人工合成的肽（peptides）為基礎，也就是一種端對端連接成鏈狀的胺基酸；其連接鏈無法再延伸更長，因此胺基酸也無法成為蛋白質。

StoreDot以人工方式制造該種胺基酸，使其生長成長度不到2納米的芯片；這些芯片能自組裝成量子點，也就是一種尺寸只有幾個粒子大小的材料。該材料有時會表現出可用的光學或電氣特性，有的還具有壓電性（piezoelectric），也就是會在機械壓力之下產生電力。該材料曝露在紅光下會發出紅、綠、藍光，因此也可以用來開發OLED顯示器。StoreDot公司的 CEO Doron Myersdorf在接受《華爾街日報》專訪時表示，這種材料可利用現有OLED制程，而且成本只有目前材料的十分之一。

具備正確的納米級尺寸以及具備符合量子點或納米點（nanodots）定義之半導體特性的芯片粒子，可應用于太陽電池、LED、醫療影像系統等。其他具備量子點資格的正確納米級尺寸粒子一度被認為是完全無機的，直到2010年發表于《Nature》期刊的一篇文章證明，它們可以用肽或其他材料來制造。

這些有機材料的毒性比無機材料低，也較容易被生物分解，而且以高純度制造的成本也相對較便宜。據了解，以有機材料長成的芯片只有兩個分子的大小，是HIV病毒的六十分之一。StoreDot的首席科學家Gil Rosenman表示，因為是芯片結構，意味著它們很穩定、可乘載電荷，甚至可用來制造內存。

Rosenman先前是特拉維夫大學的研究員，當時他預見正在測試應用于讓阿茲海默癥病患大腦內神經元收縮的肽，可以被應用于更廣泛的領域。因為肽能捕獲電荷，產生一個天然的納米級電容，而如果有足夠多的電容聚集在一個地方，就能快速地取得并保存相對大量的電力，然后通過一個比化學電池快得多、可控制的方式放電。

以肽納米點制造的材料會纏繞在一般電池電極的周圍，其數量與總活性表面積成正比；該種電極的某一端是電容器，另一端則作為普通電池，將電荷一個個送到鋰電池中，因此其電量是一般方案的十倍，能在安全的前提下將經過特殊調整的Samsung Galaxy S5手機在不到一分鐘的時間內充滿電。

Myersdorf表示：“基本上，我們開發的是新一代的電極與新材料，我們稱之為多功能電極；這種電極的一側是扮演類似超級電容的角色（能快速充電），另外一側則像是鋰電極（緩慢放電）。其電解質也是以我們的納米點材料調整過的，好讓多功能電極發揮作用；我們的目標是讓其電量以及自放電達到鋰離子電池的水平。”

在StoreDot將快速充電器產品正式推向商用化之前，還有至少一到兩年的研發工作需要完成；不過以該種有機材料所開發的類OLED手機顯示器，可能開發的速度更快。目前StoreDot所展示的充電器原型就跟筆記本電腦的充電器差不多大小，不過該公司表示真正上市時產品尺寸只有原型的一半。StoreDot也打算以該種材料制造電池，但價格會是一般鋰離子電池的兩倍。