創新平台／工研院新鋰電 找到祕密武器

鋰電池已徹底改變我們的生活，舉凡手機、電腦、電動車等都可以看到它的身影。鋰電池發展重要關鍵在於提升安全性及能量密度，在經濟部技術處科技專案支持下，工研院研發「高能量及高安全樹脂固態電池」，以新型高離子導電樹脂材料（NAEPE）取代易燃的電解液，不僅具有耐高電壓及高溫循環壽命佳之特性，並兼具高安全性，今年更勇奪2020年「全球百大科技研發獎」，協助台灣產業搶攻未來電動車與儲能系統商機。

「消費者對電池的續航力要求愈來愈高，未來以電驅動的交通工具將會是市場主流，各大廠都積極投入研發能阻燃、耐高電壓的固態電池。」工研院材料與化工研究所組長陳金銘表示，目前產、學界多採用的陶瓷固態電解質都面臨界面阻抗大、須高溫下進行充放電、低溫電池特性差、加工不易、難以產業化瓶頸，工研院研發高能量及高安全固態鋰電池，以高分子與陶瓷固態電解質材料複合使用，取代易燃電解液，可大幅提高閃點溫度，使電池更不易氣脹、漏液，更為安全。

此外，還可以像積木一樣進行內部串聯達12伏特（Bi-polar）以上，遠高於傳統鋰電池約3.7伏特電壓，打破鋰電池內部單一結構的限制，以減少系統應用端串並聯元件成本。

談到研發過程，工研院材化所經理葉定儒說，其實這是一段無心插柳柳成蔭的故事。

團隊自2016年即投入有機與無機複合固態電解質研究，一開始是要研發用在固態鋰電池的可撓式電解質，這項材料原本製程時需要加熱才能固化，在研發過程面臨許多挑戰。

但在一次實驗中意外發現，原本被放在一旁剩餘的樹脂材料，居然不需加熱、在室溫情況下就可固化，團隊便趕緊著手研究讓材料固化的秘密。

經過兩年的反覆驗證，終於找到關鍵原料「聚醯胺環氧樹脂添加劑」（AEO），只須添加少量AEO就能使電解液固化，固化後的電解質會呈現網狀結構，可耐高電壓，並保有態電解液高離子傳導特性，也可讓電池不漏液、更安全，增加循環壽命。

此外，電池業者可使用現有的電池電解液注入製程，透過控制AEO添加比例，可調整電解液固化時間，很容易就能上手，使用NAEPE製造電池，具有性能佳、成本低、易加工的競爭優勢，NAEPE已獲得台、美、中、日等八國專利。

工研院團隊期待透過創新材料的研發，盡速導入國內電動車及綠能儲電系統應用，也希望未來能把高能量及高安全樹脂固態電池技術擴展國際，使台灣成為固態電池的生產重鎮，搶攻全球電池市場龐大商機。