矽氧及碳化矽鋰離子電池陽極之研究發展

研究計畫: Research project

專案詳細資料

Description

高容量和長循環壽命的儲能裝置在人類生活中不可或缺。行動能量裝置裡,以石墨為陽極的鋰離子電池,是現有最佳的儲能裝置,但只有不到400 mAh/g的電容量。矽,可以儲存比石墨陽極高10倍的電容量。矽基陽極最主要的挑戰是防止矽在重複鋰化與脫鋰的過程中碎裂, 防止碎裂矽片的損失電接觸。藉由直接成長奈米碳結構於矽表面,我們已經研發成功電容量超過石墨陽極理論值五倍(2000 mAh/g)的矽基陽極,也獲得兩件美國專利(US patent #9,196,905, 2015 and US patent #10,411,253, 2019),兩件台灣發明專利 (I638481, 2018; I569499, 2017)。目前尚有兩件美國專利(#15831424, 2017; and #15828459, 2017) ,一件美國專利臨時案 (#62/846,767, 2019), 一件台灣專利 (#106129288, 2016),及一件中國專利申請進行審查之中。合作廠商已進行實用鋰電池的測試與評估。本計劃延續2018提出之三年研究計畫書第一年(2019.08-2020.07)的研究項目及成果,計劃第二年(已經通過成功大學延長服務至2021.07)研究工作,期望更進一步達成鋰離子電池技術的突破。首要目標 是提高矽基陽極的庫倫效率。主要策略是研發矽氧 (Si & SiOx) 和矽碳(Si & SiC or diamond) 異質整合之複合結構及複合材料,藉由矽之氧化物及 碳化物的高強度及低電化學反應,減少矽的破粹及提高矽基陽極的庫倫效率。預計每年提出一件專利申請、培訓四位研究生、並於不影響專利申請,適量發表期刊論文。
狀態已完成
有效的開始/結束日期20-08-0121-07-31