Chu-Pen Liao, Chien-Hung Wang, Hamed Pourzolfaghar, Shu-Ming Yang, Yuan-Yao Li
Adv. Funct. Mater. 2025, e24516

國立中正大學 化工系 李元堯研究傑出特聘教授

隨著可攜式電子產品與電動車市場的快速成長，高能量密度鋰離子電池的需求持續攀升，促使新型高容量負極材料的開發成為研究焦點。一氧化矽因兼具較高理論容量與相對可控的體積變化，被視為有潛力取代傳統石墨的負極材料之一。然而，其導電性不足以及充放電過程中易形成電化學惰性的固體電解質界面，往往導致鋰離子傳輸受阻與循環穩定性下降，限制了實際應用。 本研究針對上述問題，透過濕式球磨與熱處理製程，成功設計具雙層結構的一氧化矽核殼複合材料。材料內層由奈米碳管與還原氧化石墨烯所構成的導電網絡，有效提升電子傳輸效率；外層則以硫摻雜的環化聚丙烯腈進行包覆，不僅可緩衝充放電過程中的體積變化，亦有助於穩定固體電解質界面並降低副反應的發生。 電化學測試結果顯示，該複合材料在半電池系統中展現出良好的初始效率與循環穩定性，在不同操作條件下仍能維持穩定的容量表現；進一步應用於全電池系統時，也顯示出良好的循環耐久性，突顯其作為高能量密度鋰離子電池負極材料的實際應用潛力。