臺大化學所劉如熹特聘教授團隊 富陶瓷複合電解質：高性能鋰金屬電池向固態電解質典範轉移概述

固態鋰離子電池的發展已成為全球能源儲存技術的重要目標，目標是在2030年前實現工業化。其中，開發薄且堅固的固態電解質是關鍵，因為它必須在不影響機械強度、熱穩定性和電化學穩定性的情況下具備足夠的薄度。然而，當前使用的薄型固態電解質大多以高分子材料為主，未來的工業生產可能面臨機械強度降低、鋰枝晶滲透和安全性降低等問題。

目前，以陶瓷為填料的高分子電解質 (polymer-in-ceramic; PIC) 可以有效解決這些問題。將無機陶瓷添加到高分子材料中，能夠抑制鋰枝晶的生長並提高電解質的機械強度。這種複合材料是實現固態鋰離子電池工業化的一條有效途徑。這樣的電解質不僅可以提升電池的性能，還能增強其機械強度和安全性。

這種複合材料的特性依賴於填料的性質、形態和濃度。根據填料的濃度不同，電解質分為陶瓷高分子 (ceramic-in-polymer; CIP，陶瓷含量低於50%) 和高分子陶瓷 (polymer-in-ceramic; PIC，陶瓷含量超過50%) 。近年來，許多研究集中於陶瓷高分子電解質的進展及其界面工程。

近日，本校化學所、前瞻綠色材料高值化研究中心與重點科技研究學院劉如熹教授及其團隊在國際頂尖期刊Advanced Energy Materials上發表了一篇綜述文章，探討複合式電解質的開發及其在解決下一代固態鋰金屬電池挑戰中的應用。文章指出，PIC電解質在保留主要鋰離子傳導通道方面比CIP更有潛力，並詳細說明PIC電解質的最新研究進展、離子傳導機制及製備方法。此外，還討論改善電極與電解質界面的策略，展望未來基於PIC的電解質發展方向。

這項研究於2024年8月22日發表在Advanced Energy Materials期刊上：https://doi.org/10.1002/aenm.202402402