徐俊傑、謝登存 / 工研院材化所
本文主要介紹一款具有高能量、高功率密度與快速充電能力的先進鋰離子電池技術。相較於目前主流商用電池，本技術在單位重量下可儲存更多能量，顯著提升無人機、電動車續航里程與行動裝置使用時長，並支援高倍率充電，大幅縮短充電時間。核心技術包括高鎳三元正極材料、矽碳複合負極、多層快充極板、優化電解液配方，多段恆電流脈衝充電策略技術(MSCCP)以及高能量極板結構設計，以實現高能量密度與4C快充、5C高功率放電能力以及長壽命優點，使電池在維持安全與穩定性的同時，兼具高能量與高功率輸出特性。此技術特別適用於高性能無人機、電動車等產品，有望推動能源儲存領域邁入新世代，滿足未來高效能、低碳化與智慧化的應用需求。
【內文精選】
工研院材化所高能量密度、快速充電鋰電池技術開發設計
在關鍵材料技術與設計策略方面，為了達到高能量密度，正極端採用了鎳含量超過88%的高鎳NMC作為正極材料主體，以達到較高的材料克電容量(≥210 mAh/g)。高鎳材料的優勢包含①高容量輸出，能量密度顯著提升；②電壓平台穩定，有利於整體系統效率；③成本相對低於高鈷正極材料（有利於量產），但挑戰在於其熱穩定性與結構退化速度，因此須透過不同材料形貌混摻與粒徑設計來進行，導入高安全性磷酸錳鐵鋰(LMFP)材料，達到穩定正極材料結構、降低高容量正極材料放熱量的高安全和長壽命正極板技術，以有效提升循環穩定性與安全性，如圖三所示。
圖三 高鎳三元正極材料複合LMFP材料放熱分析
工研院材化所高能量快充鋰電池開發
工研院材化所因應無人機應用技術的快速發展，且其對電池性能的需求日益嚴苛，特別是在續航力、酬載能力與快速部署方面，傳統電池的能量密度和充電速度已成為限制無人機潛力發揮的主要瓶頸，為應對此產業的發展趨勢，工研院已開發出符合高階無人機應用的高能量快速充電鋰離子電池，並藉由科專經費的支持下建置完成的電池生產試驗線，生產多樣化不同尺寸規格的電池，提供各種電動載具（無人機、電動機車、電動汽車、儲能電池）終端應用廠商的批次電池送樣驗證，相關可批次送樣提供終端應用客戶驗證的電池尺寸如表一所示----以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
▼表一 工研院材化所高能量快充電池平台規格
★本文節錄自《工業材料雜誌》465期，更多資料請見下方附檔。