研究固態電池 臺科大吳翊慈赴美最大材料會議演講

國立臺灣科技大學機械工程系碩二吳翊慈同學,經蔡秉均助理教授指導,透過電腦建立材料的原子模型,預測固態電池材料性質。以第一原理材料計算方法,研究高安全性固態電池的界面老化問題,獲選全球材料科學領域最大的美國材料年會(Materials Research Society, MRS)以全英文進行口頭演講,是該議程唯一碩士生。同時獲得傑出人才發展基金會與國科會全額獎助,赴舊金山的機票及旅費。

吳翊慈向蔡秉均老師學習第一原理材料計算,透過電腦計算,探討固態電池中正極與電解質的界面穩定性能,成功釐清其中的界面老化因素,除了運用電腦計算,節省操作實驗的時間和成本,更達到先進實驗技術難以達成的界面穩定性預測與量化能力。

電池的主要組成為正極、負極和電解質,固態電池使用的是固態電解質;傳統商用鋰離子電池使用液態電解質,存在安全問題,因為液態電解質成分為易燃有機溶劑,容易導致電池在高溫或碰撞下可能燃燒起火。

而固態電池卻有低電容量、低倍率性能、低循環壽命等情況,源於固態電池中各界面間的不穩定,如:電解質/正極、電解質/電解質、和電解質/負極的化學、電化學副反應等。

吳翊慈進一步解釋,透過電腦計算,達到傳統鑑定技術難以達成的材料性質分析。發現造成大部分界面不穩定性因素,主要來自化學、電化學副反應的影響,以及在任何充電狀態下,都無法保持穩定性的界面。

材料計算能提供實驗開發和設計各種穩定的固-固界面,更能篩選出改善電解質與正極界面副反應的改質材料。她赴美演講發表的成果,目前已準備發表於國際期刊論文,同時正透過實驗,驗證計算界面化學反應的結果,進行計算與實驗間相互比對。【記者  鄭昱庭整理報導】