學術新聞
隨著電動車、人工智慧及大型儲能系統快速發展，高安全性、高能量密度的電池技術需求日益增加，固態鋰金屬電池因兼具高能量密度與優異安全性，被視為下一世代儲能技術的重要發展方向。然而，目前固態電解質仍面臨鋰離子傳輸效率不足及電極／電解質界面穩定性不佳等瓶頸，限制其實際應用。為突破這些關鍵挑戰，國立中央大學能源工程研究所蘇清源教授團隊近期攜手國立陽明交通大學材料科學與工程學系張仍奎教授、羅友杰教授等研究團隊，共同組成跨領域研究團隊，成功開發新型功能化二維碳複合電解質。研究提出以功能化二維碳材料改善複合式固態電解質的新策略，可有效提升鋰離子傳輸效率與電池循環穩定性，為高性能固態鋰電池發展提供新的材料設計方向。
研究成果發表於複合材料領域期刊《Composites Part B: Engineering》。研究團隊將不同功能化的二維石墨烯材料，包括還原氧化石墨烯（RGO）、氧化石墨烯（GO）及氟化氧化石墨烯（FGO），導入複合式固態電解質中，系統性比較不同表面官能基對材料特性與電池性能的影響。研究結果發現，氟化氧化石墨烯（FGO）能有效提升室溫鋰離子導電率、鋰離子遷移數及電化學穩定性，並改善電極與固態電解質之間的界面穩定性。採用FGO複合電解質的固態鋰金屬電池，在室溫下可提供約200 mAh g⁻¹的放電容量，經350次充放電循環後仍可維持95%的容量，展現優異的循環壽命與可靠性。
除了材料開發之外，本研究亦結合第一原理（Density Functional Theory, DFT）理論計算，從原子尺度驗證功能化二維碳材料提升鋰離子傳輸與界面穩定性的作用機制，使研究成果兼具理論分析與實驗驗證，也建立未來複合式固態電解質材料設計的重要依據。
蘇清源教授表示，過去二維碳材料在固態電池中的應用多著重於材料本身特性的改善，本研究則進一步透過表面官能基設計，建立功能化二維碳材料與鋰離子傳輸及界面穩定性的關聯，提出兼具高效能與高穩定性的複合式固態電解質設計策略。研究成果不僅有助於提升固態鋰電池的整體效能與安全性，也可望應用於電動車、大型儲能系統及智慧能源等領域，為下一世代高性能儲能技術發展提供新的研究方向。
