●技術簡介：
本發明係有關於一種固態鈉二氧化碳電池，其可利用二氧化碳氣體並可實現室溫充放電。此固態二氧化碳電池由正極、負極、無機固態電解質片組成。為增進電極與無機固態電解質片之接觸亦可引入正極/負極界面層。
●技術之科學突破性：
本技術基於無機固態電解質的金屬空氣電池受到陰極介面離子傳遞不順暢的限制難以實現充放電。故建構此兼具高容量能源儲存及碳中和應用之全固態鈉二氧化碳電池，其可提升介面離子傳遞能力的陰極介面層，成為固態金屬空氣電池性能提升的關鍵。本技術產品全固態鈉二氧化碳電池乃全世界首創。
【本技術突破要點有下列三項】
要點一：陰極介面層的構建
塑化晶體電解質(plastic crystal electrolyte)丁二腈60°C下融化為液態，室溫下變為固態。利用丁二腈室溫固化的特性，在Ru/CNT(carbon nanotube; 奈米碳管)陰極上原位(in-situ)構建一層提升離子傳遞的陰極介面層。丁二腈的化學與電化學穩定性有助於延長固態電池的迴圈(cycle)壽命。此外，由奈米釕(Ru)金屬顆粒與奈米碳管構成的陰極材料具有良好的催化活性，可提升電池的最大放電容量並降低過電位。
要點二：固態電解質陽極介面的穩定性
本技術利用理論計算結合實驗揭示Na3Zr2Si2PO12(固態電解質)與鈉金屬之介面層為動力學穩定介面層。固態電解質中的Zr4＋在電化學迴圈中沒有被大量還原為Zr金屬，而磷酸鹽與矽酸鹽四面體發生扭曲。說明界面層中包含新的磷酸鹽與矽酸鹽，但沒有高電子電導率的金屬。故界面不可能是混合導體型介面(mixed conductive interphase)。此外通過阻抗譜可以發現鈉金屬對稱電池的阻抗沒有無限上漲，闡明介面為動力學穩定介面。
要點三：電化學性能
本技術的固態鈉二氧化碳電池可實現室溫充放電，其放電容量可高達28,830 mA h g-1。於電流密度為100 mA g−1，截止電容量為500 mAh g−1之條件下，可穩定循環105次。
●技術之產業應用性：
自18世紀工業革命後，人類對於能源之需求日益俱增。目前全球仍仰賴石油、天然氣與煤等化石能源作為日常供電所需，然燃燒化石能源將產生大量溫室氣體排放至大氣中，造成全球暖化與極端氣候等問題，諸多溫室氣體中影響最大者為二氧化碳。此外，因化石能源之過度開採，其即將於未來之二至三百年內耗盡，故近年科學家致力於開發綠色再生能源以減少二氧化碳之排放並降低石化能源之消耗。
電池為最常見之儲能系統，其中鋰離子電池因其具體積小與能量密度高(約300 Wh kg-1)之優勢並廣泛應用於行動電話與筆記型電腦等電子產品。然鋰離子電池之能量密度無法滿足未來電動車所需，故須藉能量密度高之替代金屬電池取代鋰金屬為發展目標。此外，地球鋰資源稀少且成本昂貴，故學術界與產業界希望尋找替代鋰金屬之元素。近年因鈉資源具地球含量高與成本低廉之優點，鈉電池已成為綠色能源之熱門重點之一。其中鈉二氧化碳電池因其高能量密度(1.13 kWh kg-1)與二氧化碳之有效利用而備受關注，且二氧化碳於火星中大氣佔有率近96％，鈉二氧化碳電池亦可作為未來火星探索之可靠能源供給。然鈉二氧化碳電池主要使用液態電解質(如醚類與碳酸酯)，因其本身之易燃性而具安全性問題與電解液之潛在外漏，此一現象於開放式電池系統中更為嚴重，液態電解液更容易揮發，限制鈉二氧化碳電池之實際應用。本技術揭示鈉二氧化碳全固態電池，並說明藉無機固態電解質取代有機電解液，同時解決陰極與固態電解質間接觸性差以提升電池循環性能。
本技術產品鈉二氧化碳全固態電池未來將於能源儲存、碳中和與火星探測將具產業應用之潛力。

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