突破性混合陽極材料 引領鋰電池技術新革命

鋰離子電池已成為當今最重要的儲能技術，廣泛應用於3C電子產品、電動車及再生能源系統。然而，市場對更高能量密度、更快充電速度及更長使用壽命的需求，持續推動著技術創新。

由東國大學吳宰旻教授與慶北大學白承敏教授共同領導的研究團隊，透過奈米級材料工程成功突破技術瓶頸。這項發表於2025年1月15日《化學工程期刊》的研究，開發出一種新型混合材料，能最大化各組分的協同效應。

這種創新複合材料採用分層異質結構設計，將還原氧化石墨烯(rGO)與鎳鐵層狀雙氫氧化物(NiFe-LDH)完美結合。rGO提供優異的導電網路，而鎳鐵氧化物組分則透過偽電容機制實現快速儲能。關鍵在於豐富的晶界結構，大幅提升了電荷儲存效率。

研究團隊採用聚苯乙烯(PS)微球模板的層層自組裝技術：先將PS微球塗覆氧化石墨烯(GO)和NiFe-LDH前驅體，再移除模板形成中空球體結構。後續透過精準控制的熱處理過程，使NiFe-LDH相轉變為奈米晶鎳鐵氧化物(NiFe₂O₄)和非晶氧化鎳(a-NiO)，同時將GO還原為rGO，最終形成高度整合的rGO/NiFe₂O₄/a-NiO混合材料。

這種中空結構能有效阻隔a-NiO/NiFe₂O₄奈米粒子與電解質的直接接觸，顯著提升材料穩定性。透過X射線繞射和穿透式電子顯微鏡等先進表徵技術，研究團隊成功驗證了複合材料的結構特性。

電化學測試結果令人驚艷：在100 mA g⁻¹電流密度下經過580次迴圈後，仍保持1687.6 mA h g⁻¹的高比容量，遠超傳統材料表現。即使在高速充放電條件下，仍展現優異的倍率效能。

白承敏教授強調：「這項突破得益於跨領域專家的緊密合作。透過整合各方優勢，我們才能更有效地設計和最佳化這個混合系統。」吳宰旻教授補充道：「未來儲能材料將不再侷限於單一組分的改良，而是透過多種材料的互動作用產生協同效應，打造更高效可靠的儲能裝置。這項研究為新一代電子裝置提供了更輕薄、更高效的儲能解決方案。」

這項技術突破預計將在5-10年內實現電池效能的顯著提升（更長壽命、更快充電、更輕量化），不僅造福終端使用者，更將推動永續能源發展。

[end]