破解鋰硫電池短命魔咒 中山大學突破瓶頸將助電動車跑更遠

將極片蓋上團隊研發的新型「一體化奈米纖維中介層」，準備進行電池組裝。（中山大學提供） 科技時代，「更厲害的電池」成為致勝關鍵，中山大學材料與光電科學學系助理教授葉昀昇研究團隊，攜手台灣科技大學化學工程系講座教授黃炳照，成功開發創新的「逆向擴散」工程技術，破解「鋰硫電池」壽命短、穩定性不足的難題，為高效儲能電池發展帶來新曙光。

中山大學指出，鋰硫電池被視為下一代電池明星，因為它的理論能量密度高達每公斤2600瓦特（Wh/kg），遠高於鋰電池，未來若能成功應用，電動車可能跑得更遠、儲能設備也能存更多電。

不過，鋰硫電池一直有「短命」的難解問題，原因是鋰硫電池運作時，會產生一種叫做「多硫化鋰」的中間物質在電池裡四處亂跑，造成活性材料流失，此「穿梭效應」導致電池容量快速下降。

為了解決這個難題，研究團隊設計出一種具有「分子導航功能」的奈米纖維中介層，放置在電池正極與隔膜之間，利用「逆向擴散控制」技術，讓不同反應物從不同方向慢慢靠近，成功在材料中形成均勻的「單原子鈷（Co-Nx）」催化位點。

實驗結果顯示，這種新型「一體化奈米纖維中介層」像是一套「智慧交通管制系統」，不僅提升多硫化鋰的吸附能力，也加快電池內部的氧化還原反應與鋰離子移動速度，即使在快速充放電的情況下，仍能維持良好的循環壽命與穩定表現，同時使用更少金屬材料，兼顧效能與成本。

葉昀昇表示，這項技術目前已在實驗室中成功驗證，未來仍需進一步放大電池規模、進行長時間測試與製程優化，才能推向市場。研究成果刊登於國際頂尖期刊「應用化學」。

應用「逆向擴散控制」創新技術的原位電池測試裝置。（中山大學提供）

國立中山大學材料與光電科學學系助理教授葉昀昇（後排左1）研究團隊開發創新「逆向擴散」工程技術，突破「鋰硫電池」壽命短、穩定性不足的難題，研究成果刊登於國際頂尖期刊「應用化學」。（中山大學提供）