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以永續電極材料製成之超高能量密度鋰離子電池

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以永續電極材料製成之超高能量密度鋰離子電池

●技術簡介:
具多重氧化還原活性位置的有機分子經由氫鍵作用力連接,形成類石墨的層狀構造,可作為鋰離子電池的正極材料,展現高電容量、高充放電速率,以及高循環穩定性,遠勝於目前市面上以無機電極組成的鋰離子電池。有機材料質輕不含金屬,製造過程較環境友善,可回收再利用,適用於電動車、綠能及大規模儲能科技的發展。
●技術之科學突破性:
大多數的有機電極存在著低導電度,以及易溶於有機電解液的缺點,導致充放電循環表現不佳,過程中電容量與庫倫效率快速衰減。與無機正極材料相比,有機正極材料仍須提升其氧化還原電位、導電性、電容量、循環穩定性等性質。本技術利用新設計之HATAQ有機小分子作為鋰離子電池的正極材料,其結構佈滿π共軛系統,有利於電子的傳導,並含有許多氧化還原活性位置,能夠儲存更多鋰離子,因此可提升能量密度。最特別的是,HATAQ可利用本身的C=O官能基,與被極化之C-H鍵產生C-H···O分子間氫鍵,將彼此連結成類似石墨般二維層狀結構,因此可提供穩定與彈性兼具的平台供鋰離子傳輸。以HATAQ所製成的鋰離子電池正極,其充放電效能包含電容量以及充放電速率,不僅遠勝於市面上之鋰離子電池,且為當今有機小分子正極材料中最佳,優於2017年刊登於Nature Energy文章編號17074之研究,其兩者最佳值分別為395 mAh g-1和8000 mA g-1。
●技術之產業應用性:
因應減少二氧化碳排放與尋求更環保的能源,綠色替代能源的發展是台灣當前極為重要之能源政策。為了能充分利用間歇性的再生能源如太陽能與風力發電,乾淨且永續的能源儲存是必備的。電網式的能源儲存是最具發展潛力的,但需要大量低廉、環境友善且極度穩定的電極材料,更需具備高能量與功率密度,因此必須設計與開發更先進的功能性氧化還原材料。目前市面上大多鋰離子電池的電極以無機材料為主,尤其是正極材料,其有限的電容量侷限了整體電池的能量密度,且本身含有金屬成分,所需要的採礦及製造過程不僅有害環境,也使有限的地球資源逐漸減少,隨著電動車的發展與更多儲能設備的需求,原料開採與回收的成本將大幅提升。有機材料質輕不含金屬,製造過程較環境友善,量產時耗能及碳排皆較少,可回收再利用,因此適用於電動車、綠能及大規模儲能科技的發展。而本技術所開發的有機鋰離子電池其無論在電容量、充放電速率、循環穩定性、續航力等皆優於市售之鋰離子電池,因此極具發展潛力,在全世界尋求綠色能源與永續儲能科技的時代,可創造巨量的經濟價值。

線上展網址:
https://tievirtual.twtm.com.tw/iframe/5af0cd6a-8fb2-43f7-a125-fc9a1bdb945f?group=23bfb1fa-dd5b-4836-81a1-4a1809b1bae5&lang=tw

聯絡人

  • 姓名:郭梨瑩 博士

  • 電話:06-2757575分機34258

  • 地址:701台南市東區大學路1號

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其他資訊

  • 展館別:未來科技館 2023半導體專區

  • 所屬代表參展單位:國家科學及技術委員會

  • 主要應用領域:綠能與環境

位置 更多資訊

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  • 技術成熟度:雛型

  • 展示目的:商機推廣、研發成果展示

  • 流通方式:專利授權/讓與

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