突破性研究！交織電極技術讓矽電池壽命大躍進

隨著電動車、無人機和儲能系統對高容量、長壽命電池的需求激增，南韓研究團隊近日發表一項突破性技術，成功解決傳統鋰電池(LIBs)電極與電解質介面不穩定的致命缺陷。

目前消費性電子產品如智慧型手機和筆電，多採用石墨為基礎的電池。雖然石墨具有優異的長期穩定性，但能量密度卻遠遠不足。相較之下，矽材料能儲存近10倍鋰離子，被視為次世代負極材料的明日之星。

然而，矽材料在充放電過程中會產生劇烈體積變化，最大可膨脹至原始體積的3倍。這種反覆膨脹收縮會導致電極與電解質間產生機械間隙，大幅降低電池效能。

為解決此問題，科學家嘗試以固態或準固態電解質(QSSEs)取代傳統液態電解質，雖然安全性與穩定性提升，但仍無法完全適應矽材料的體積變化，長期使用仍會產生分離現象。

浦項科技大學(POSTECH)與西江大學研究團隊聯手開發出「原位交織電極-電解質系統」(IEE)，透過共價化學鍵結將兩者緊密結合。這項研究成果已發表於《先進科學》期刊。

有別於傳統電池僅是物理接觸，IEE系統就像用硬化砂漿固定的磚塊，即使承受劇烈機械應力仍能保持緊密連結。電化學效能測試顯示，傳統電池僅經過幾次充放電迴圈就出現容量衰減，而採用IEE設計的電池則展現優異的長期穩定性。

最令人驚豔的是，基於IEE技術的軟包電池展現出403.7 Wh/kg的重量能量密度和1,300 Wh/L的體積能量密度，比市售鋰電池分別高出60%和近2倍。這意味著電動車續航力將大幅提升，智慧型手機也能擁有更長的使用時間。

共同領導研究的浦項科技大學樸秀鎮教授表示：「這項研究為同時追求高能量密度和長壽命的次世代儲能系統開闢新方向。」西江大學柳在健教授補充道：「IEE策略是加速矽基電池商業化的關鍵技術，它能顯著提升介面穩定性。」

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