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工業技術研究院

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化學SEI改質長續航力電動車鋰電池

技術簡介

 「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」在電極材料表面披覆穩定性優異的「奈米級SEI膜」循環充電次數提升高達4,000次。
「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」在電極材料表面披覆穩定性優異的「奈米級SEI膜」循環充電次數提升高達4,000次。

鋰電池的使用,已經深入你我生活中,被視為下一代重點產業的電動車產品,鋰電池這關鍵組件,幾乎占整車成本的一半,但是這關鍵材料確有著安全性、續航力不足、壽命不夠長等問題,鋰電池相對短的生命週期,讓電動車大廠特斯拉也苦於電池組供貨不及,在未來電動車成為市場指標後,產業競爭必將眼光放遠到關鍵電池技術的爭奪。為解決鋰電池相對短的生命週期,工研院繞開全世界都難以攻克的材料天塹,改用「面膜」這個台灣銷售到全世界的美妝產品概念,為鋰電池延緩老化,成功改寫了材料化學的應用可能性。

特色與創新

工研院材料與化工研究所技術長潘金平指出,造成鋰電池衰變關鍵缺陷,在於充放電過程中,有機溶劑會攻擊電極材料,產生電化學反應而形成固體電解質界面膜(SEI),SEI不斷累積,使得鋰電池蓄電量一再減少,最終無法使用。

關鍵技術就在於工研院研發的「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」,以化學法直接在電極材料表面,披覆穩定性優異的「奈米級SEI膜」,保護電極材料,可有效減低鋰電池在充放電過程中,受到有機溶劑的破壞程度。 「這就像是在人臉抹上一層保養液與防曬霜一樣,對電池提供一層保護,用以延長電池循環壽命,增強其續航力,」工研院材化所鋰電池可靠度設計研究室研究主任吳弘俊妙喻,就像敷面膜可減少角質增生,減緩皮膚老化一樣,「奈米級SEI膜」也可減少SEI增生,減緩電池損壞程度。

以電動車廠特斯拉所使用NCA 正極材料為例,使用該技術可保護NCA 正極材料並增加全電池70%循環壽命,以及減緩電池內阻增加率。目前已將ChemSEI-Linker 導入國際標準動力電池VDA 電池,並通過多項安全標準測試條件,特別是嚴重短路的針刺測試。

應用與效益

敷上面膜的鋰電池,循環充電次數提升高達4,000次,以每天充放電一次來計算,電池壽命可以超過10年,使用壽命大躍進。研究團隊又進一步使用能量密度更高的電極活物材料組合,將電池的體積能量密度推到1,000Wh/l以上,大幅提升電動車鋰電池的續航力。潘金平指出,研究團隊將「奈米級SEI保護膜」,應用於某知名電動汽車品牌搭載的鋰電池中,發現包覆此薄膜的電池,充飽電的續航里程可以達到500到600公里,較原本的300到400公里高出近兩倍。

「化學SEI改質長續航力電動車鋰電池」克服了電動車產業關鍵材料問題,很快就獲得廠商的青睞,現已技轉給國內鋰電池廠;目前也與電動機車廠商合作,導入示範驗證與測試,因此得到國際肯定,獲得2017全球百大科技研發獎,為台灣創新科技再爭光芒。



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