突破性研究：兩款無PFAS溶劑將改寫下一代電池的未來

芝加哥大學分子工程學院的Chibueze Amanchukwu教授正致力於解決一個尚未發生的問題。隨著電動車和電網級儲能需求激增，被稱為「永久化學物質」的PFAS材料正成為潛在的環境危機。

「我們在滿足社會對能源儲存需求的同時，卻製造了新的環境挑戰。」Amanchukwu教授直言這是一個兩難困境。PFAS家族包含數千種化學物質，從電池到日常用品無所不在，其防水特性讓它們難以從水系統中分解，因而獲得「永久化學物質」的惡名。

研究顯示，部分PFAS可能導致兒童發育遲緩、生育能力下降，甚至增加癌症風險。更驚人的是，這些化學物質已出現在全球各地的水源、土壤，甚至人類和動物的血液中。

Amanchukwu實驗室近期發表兩篇突破性論文，成功開發出兩款不含PFAS的新型溶劑。團隊成員Peiyuan Ma博士表示：「現有研究大多使用PFAS，我們希望提供更安全的替代方案。」

目前電池中使用的PFAS主要作為陰極黏合劑，雖然含量不多，但隨著電池需求增長，科學界往往傾向使用這類高效但危險的材料。Amanchukwu教授警告：「當我們追求更高效能時，研究文獻總是建議新增更多含氟成分，這些都可能成為新的PFAS汙染源。」

團隊在《ACS能源快報》發表的論文開發出部分氟化非PFAS溶劑，適用於鋰離子電池；另一篇發表在《電化學學會期刊》的研究則完全不含氟，專為新一代鋰金屬電池設計。

Ma博士解釋：「我們發現電池運作其實不需要PFAS。透過深入研究材料間的相互作用，我們開發出效能更優異的替代方案。」實驗證明，非氟化設計不僅離子配對更佳，某些材料還展現出更優異的氧化穩定性。

這項突破不僅具有環保價值，更有經濟意義。Amanchukwu教授指出：「與其冒險開發可能被禁用的材料，不如從源頭解決問題。單一氟基團的材料更容易降解，這對環境更友善。」

雖然部分氟化電解質在負極保護塗層的表現稍遜，但研究團隊透過新增非PFAS助劑成功克服這個問題，最終開發出兼具低溫迴圈和快速充電特性的新型電池材料。