陽明交大團隊開發離子液體電解材質 打造新世代安全鋰電池

陽明交大團隊開發離子液體電解材質 打造新世代安全鋰電池

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陽明交通大學材料科學與工程學系張仍奎教授團隊,投入儲能材料領域研究逾12年,開發出鋰電池用高安全性、難燃、耐高溫與高電壓的離子液體電解質材料,正與國內相關廠商共同推動技術的產業應用化。 (國科會提供)

化石燃料日益枯竭,如何有效利用可再生的潔淨能源,成爲各國能源發展政策。陽明交通大學材料科學與工程學系張仍奎教授團隊,在國科會及臺德鋰電池國際合作計劃的支持下,投入儲能材料領域研究逾12年,開發出鋰電池用高安全性、難燃、耐高溫與高電壓的離子液體電解質材料,研究成果落實於多項產學合作中,也正與國內相關廠商共同推動技術的產業應用化。

在各式儲能電池中,鋰電池擁有高能量密度、高功率密度、低自放電率、高充放電庫倫效率等諸多優點,但鋰電池容易導致熱失控 (thermal runaway)等安全問題,所引起的燃燒、起火,與爆炸威脅,也影響了鋰電池的應用性。

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爲解決這些問題,張仍奎研究團隊開發了一系列的離子液體(ionic liquid)電解液,所開發的新式離子液體電解質能有效提高電池高電壓下操作的穩定性,並大幅提升鋰電池的安全性。

張仍奎研究團隊所開發的離子液體電解質技術,具有以下亮點與應用效益: (1) 電解質具有寬廣的電化學穩定窗(> 5 V),能提高電池的工作電壓;(2) 電解質優異的熱分解溫度(> 400°C),能提高電池的熱穩定性;(3) 電解質對於電極材料與電極基板的腐蝕溶解度低,可提高電池耐用性與可靠度;(4) 使電池在熱失控時有較高的放熱起始溫度與較低的放熱量,提升電池安全性;(5) 使電池具有優良的充放電性能與循環充放電壽命。以因應對於高能量密度、高穩定性、長循環壽命,且兼具安全性儲能裝置越來越高的需求。

張仍奎表示,以上電解質技術除了已陸續與多家公司及研發機構進行產學合作,朝產業化與實際應用化逐步邁進之外,也持續與國際上頂尖的研究團隊,包含美國麻省理工學院Prof. Ju Li、德國Helmholtz Institute Ulm Prof. Stefano Passerini,以及日本九州大學Prof. Shigeto Okada實驗室合作,希望在將來開發更高性價比的耐高電壓高安全性電解質。未來也將持續將研發成果的產業應用化,爲國內的能源材料研發以及相關產業繼續努力。

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