張恕豪實驗室
Shu-Hao Chang Research Group
鋰硫電池簡介
電池製作流程圖
Smekens, Jelle, et al. "Influence of electrode density on the performance of Li-ion batteries: Experimental and simulation results." Energies 9.2 (2016): 104.
Luthfi, Muhammad. "State estimation of lithium ion battery using non-invasive method." Cartinthia University of Applied Science, Austria (2018).
塗佈示意圖
打成極片
鋰硫電池基本架構其負極為鋰金屬，正極為硫，中間以隔離膜分隔，並搭配電解液可提供約3 V之電壓。除了有高理論電容量與高能量密度外，且硫之地殼含量高，成本更低。當鋰與硫金屬負極結合時，鋰硫電池的理論電容量更可達到鋰離子電池的四倍，故鋰硫電池被認為是未來最有可能取代鋰離子電池的電池的策略之一。
鋰離子電池(LIB)
鋰離子電池作為一種新型的儲能裝置，具有能量密度高、自放電小、操作電壓高、工作溫度區間大、無記憶效應、循環壽命長等優點。因鋰離子電池不含鎘、鉛、汞等重金屬有害物質， 鋰離子電池造成之環境汙染較低，被視為目前最重要的二次電池，常見之正極材料為鋰鈷氧(LiCoO2)、鎳鈷錳(NCM)以及磷酸鋰鐵(LiFePO4)等材料，我們有成功合成出常見的NCM811並進一步改質應用於增進鋰離子電池的性能。
鋰硫電池(LSB)
近年三維結構受到了廣泛討論，我們使用化學共沉澱法合成親油性的Co9S8奈米顆粒，並利用Bottom-up的Breath Figure原理來製作蜂窩狀的孔洞結構，並將此材料應用於鋰硫電池的正極中
以Breath Figure製作硫化鈷多孔性三維材料用於鋰硫電池正極，王郁順、黃有宸、蔡依靜、張恕豪*，台灣化工學會會刊，2023年4月號，DOI: 10.29803/CE.202304_70(2).0003
Wang, Minya, et al. "Porous carbon hosts for lithium–sulfur batteries." Chemistry–A European Journal 25.15 (2019): 3710-3725.
Li, Tao, et al. "A comprehensive understanding of lithium–sulfur battery technology." Advanced Functional Materials 29.32 (2019): 1901730.
鈉離子電池(SIB)
鈉電池是一種次世代的可持續能源儲存技術，相較於傳統的鋰電池，鈉電池具有更高的容量、更長的壽命及低成本的優勢，並且在大型能量儲存系統中具有潛力。它們可以用於平衡電網載荷、儲存太陽能和風能等可再生能源，以及驅動電動車輛。而本實驗室的研究方向為將金屬硫化物應用於鈉電池負極材料上，金屬硫化物具有高容量和優異的導電性，這使得鈉電池能夠存儲更多的能量。與傳統的碳材料相比，金屬硫化物能夠實現更高的能量密度和更長的循環壽命。此外，金屬硫化物還具有良好的穩定性和耐久性，可以承受多次的充放電循環而不容易衰退。這使得鈉電池在長時間使用中能夠保持穩定的性能。儘管目前仍存在一些技術挑戰，鈉電池仍不斷發展和研究推動其應用範圍的擴大，為能源轉型做出重要貢獻
鋅離子電池(ZIB)
鋅離子電池相較於市面常見的鋰離子電池，由於其較低的價格、較高的安全性、對水的容忍度高以及對環境相對友善的特性，在近年來逐漸受到了大眾的關注，常見的正極材料為釩基(Vanadium based)及錳基(Manganese based)材料，本實驗室目前的研究大多集中在高工作電壓、穩定且有較高理論電容的正極材料的開發上。
鋰離子電池和鋅離子電池的比較