台科大助理教授蔡秉均突破固态电池困境 登顶尖期刊
台科大助理教授蔡秉均研究固态电池,获得具体性的进展。(台科大提供/林志成台北传真)
固态电池的充放电速度慢、循环寿命低等问题,一直是阻碍。台科大机械系助理教授蔡秉均,与美国知名大学研究团队合作,首次发现利用「双桨轮」机制,可加速固态电池充放电速度。这项研究成果最近登上国际能源权威期刊《先进能源材料》的封面。
蔡秉均与美国麻省理工美国工程院士Yet-Ming Chiang为首的团队,以及密西根大学、柏克莱大学、阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室等全球顶尖学术单位跨国合作,获得这项卓越的研究成果,他们的论文登上国际顶尖期刊,蔡秉均是第一作者。
电池的主要组成为正极、负极和电解质,充电时,离子会从正极脱离,经由电解质传递至负极,放电时则是相反。因此,电解质是固态还是液态,会影响离子传送的速度,进而决定电池充放电的效率。
蔡秉均与Yet-Ming Chiang为首的团队这次的突破,正是发现透过「双桨轮」机制,可以有效强化固态电解质的离子传导速度,开启了电池材料设计的更多想像。
蔡秉均说明,传统固态电池的离子传输法是「空位传导机制」,可想像成离子在固体中传输时,原需要推开旁边不易移动的坚固通道,因此受到极大阻力。不过,透过「双桨轮」机制,能制造出类似旋转门的活动性通道,让离子快速通过,将开启新一代高导离子材料设计。
「双桨轮」机制打破固态电池传导离子的既有方法,未来可应用在新材料的设计,有助固态离子导体的探索。虽然距离真的应用到市场的产品,还有很长的一段路要走,但可以期待有一天,更安全的固态电池会被应用在手机、笔电、电动车中。
2020年蔡秉均从美国麻省理工学院归国,加入台科大后,持续与跨国单位合作,每周定期视讯讨论,横跨多时区,常在半夜开会。蔡秉均表示,因为有进展,并不会累,还很有动力。