逆向擴散工程提升電池穩定性 中山大學為電動車與再生能源應用開啟新契機

電動車續航力提升、行動裝置充電時間延長，是次世代電池技術追求的重要目標。國立中山大學材料與光電科學學系助理教授葉昀昇研究團隊，攜手國立臺灣科技大學化學工程系講座教授黃炳照，成功開發「逆向擴散」工程技術，突破鋰硫電池壽命短、穩定性不足的關鍵瓶頸，為高效能儲能技術帶來新突破，研究成果刊登於國際頂尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》。

研究團隊指出，鋰硫電池因理論能量密度高達2600 Wh/kg，遠優於現有鋰離子電池，被視為下一代高效電池的重要發展方向，可望應用於電動車及大型儲能設備。然而，鋰硫電池在充放電過程中會產生多硫化鋰，容易在電池內部擴散流失，形成俗稱「穿梭效應」，導致容量快速衰退，成為商業化最大的挑戰。

為解決此問題，團隊設計具備分子導航功能的奈米纖維中介層，並結合「逆向擴散控制」技術，在材料中均勻形成單原子鈷催化位點，提升材料催化效率。新材料置於電池正極與隔膜之間，可有效吸附多硫化鋰，抑制其擴散，同時加速化學反應與鋰離子傳輸，提升電池整體效能與循環穩定性。

實驗結果顯示，新型一體化奈米纖維中介層即使在快速充放電條件下，仍能維持優異的循環壽命與穩定表現。相較於傳統表面塗覆催化材料的方式，新技術不僅使催化中心分布更均勻、導電網絡更完整，也降低金屬材料使用量，在兼顧性能的同時，有助於降低製造成本。 （相關報導： 強強聯手！陳其邁與中山大學深入亞利桑那大學 台美跨國產學合作「矽光子」深耕 AI 關鍵技術 ｜ 更多文章 ）

葉昀昇表示，目前技術已完成實驗室驗證，後續仍需進一步放大電池規模、進行長時間測試及製程優化，才能推向產業應用。不過，這項研究已為突破鋰硫電池壽命限制提供全新方向，也為未來電動車、再生能源儲能及永續能源技術發展帶來更多可能。