中山大學研發新技術　突破鋰硫電池壽命瓶頸

國立中山大學材料與光電科學學系助理教授葉昀昇研究團隊，攜手國立臺灣科技大學化學工程系講座教授黃炳照，成功開發創新的「逆向擴散」工程技術，突破次世代鋰硫電池長期受限的循環壽命與穩定性問題，為高效能儲能電池發展帶來重要進展。研究成果已刊登於國際頂尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》，展現台灣在先進電池材料研究的實力。

↑圖說：國立中山大學材料與光電科學學系助理教授葉昀昇（前排中）實驗室研究團隊合影。（圖片來源：國立中山大學提供）

鋰硫電池因理論能量密度高達2,600 Wh/kg，遠高於現行主流鋰離子電池，被視為下一代儲能技術的重要發展方向。若未來成功商品化，不僅可望提升電動車續航里程，也有助於增加再生能源儲能設備容量，因此成為全球電池產業積極投入研發的焦點。

然而，鋰硫電池商業化始終面臨「穿梭效應」的技術挑戰。研究團隊指出，電池充放電過程中會產生多硫化鋰中間產物，這些物質容易在電池內部擴散，導致活性材料流失，使電池容量快速衰減，進而影響循環壽命與整體穩定性。

↑圖說：應用「逆向擴散控制」創新技術的原位電池測試裝置。（圖片來源：國立中山大學提供）

為克服這項瓶頸，研究團隊設計具分子導航功能的奈米纖維中介層，並導入「逆向擴散控制」技術，使不同反應物由不同方向均勻接觸，在材料中形成高密度且均勻分布的單原子鈷（Co-Nx）催化位點。這項設計可置於電池正極與隔膜之間，有效攔截多硫化鋰擴散，同時提升化學反應效率，降低穿梭效應造成的能量損失。

實驗結果顯示，新開發的一體化奈米纖維中介層可提升多硫化鋰吸附能力，加速氧化還原反應與鋰離子傳輸，即使在高倍率充放電條件下，仍能維持優異的循環壽命與穩定性能。相較於傳統表面塗覆催化材料的技術，新方法讓催化活性中心分布更加均勻，建立完整導電網絡，並減少金屬材料使用量，在提升效能的同時兼顧成本優勢。

↑圖說：將電池置於固定溫度的條件下進行測試。（圖片來源：國立中山大學提供）

葉昀昇表示，目前這項技術已完成實驗室驗證，後續仍須進一步放大電池尺寸、進行長時間循環測試及製程優化，才能朝商業化應用邁進。不過，研究成果已為破解鋰硫電池壽命瓶頸提出全新解方，可望加速電動車、再生能源儲能及永續能源技術的發展。

本項研究由中山大學與臺灣科技大學跨校合作完成，團隊成員包括中山大學材光系西灣講座教授兼工學院院長郭紹偉、碩士生陳彥璋、研究員Mohamed Gamal Mohamed、博士生黃偉銘、李婧瑜，以及臺灣科技大學化工系學生葉宗鎰、應用科技研究所學生張家瑜，共同完成這項突破性研究成果。