NAEPE (Networked- Amide Epoxy Polymer Electrolyte)
高能量密度鋰電池是產業一直追求的目標，但存在安全疑慮，尤其具有易燃性液態電解液，因此阻燃、耐高電壓、固態化是電解液發展趨勢，NAEPE 具備以上優勢，同時保有高離子導電度，不因固態化而影響充放電性能，使高能量密度鋰電池更為安全。工研院開發出固態電解質「網狀聚醯胺環氧樹脂」材料，可取代易燃性電解液，也可作為黏著劑與陶瓷材料複合使用。NAEPE 在常溫下就可固化，具有高離子導電度及高電壓穩定性。固化後的電解質提高閃點溫度，具有難燃性、高溫循環壽命佳。NAEPE 可快速導入現有電池製程，製程操作容易，廠商接受意願高，將帶動臺灣固態鋰電池產業發展，為全球提供高能量密度兼具安全性之鋰電池，推動綠色永續發展！
■ 前言
鋰電池近年來技術突飛猛進，尤其是電池能量密度持續提高、循環壽命提升、電池成本持續下降，使得電動車快速崛起、普及化，帶動鋰電池產業蓬勃發展。在這高成長動能下，鋰電池爆炸起火時有所聞，由於能量密度越做越高，危險性也隨之提高，往往需要伴隨電解液材料精進，因為電解液在鋰電池內是最易燃材料，因此世界發展高能量密度鋰電池，最後都走向固態電解質，由液態、凝膠、半固態、準固態、全固態，當中液體含量逐步減少，不外乎就是要控制鋰電池安全性。
由於電動車逐漸普及化，對於鋰電池需求已經首次超越供給，電動車對於巡航里程也要求越來越高，促使鋰電池能量密度逐年提高，但又需兼顧安全性，工研院現階段已經可達到320Wh/kg，採用樹脂類固態電解質，下階段朝向350~400 Wh/kg 鋰金屬固態電池開發，負極採用更高能量的鋰金屬材料，電解質轉向樹脂/ 陶瓷複合電解質膜及全陶瓷電解質。
▣ 工研院鋰電池技術發展佈局
■ 技術特徵
NAEPE 材料由電解液、醯胺環氧樹脂寡聚物添加劑(AEO) 及起始劑構成，其中AEO 添加劑具有反應型環氧基與起始劑進行陽離子聚合反應，形成的高分子利用凡得瓦爾力(Van der Waals force) 將電解液包覆固化。此材料在固化反應前，流動性與液態電解液相當( 黏度~5 cP)，製程與傳統電解液相同，以注液方式進入鋰電池中，浸潤性佳，無需做任何設備變動，固化過程也僅需在常溫下進行，固化時間因起始劑濃度及反應溫度而異。再者，比較改質前後電化學穩定性差異，結果顯示NAEPE 在高電壓4.5 V 下較商用電解液穩定( 分解電流較小，Y 軸)，因為AEO添加形成高分子包覆溶劑，也同時具有凡德瓦爾作用力吸附溶劑，使得高電壓下較不易分解。
▣ NAEPE樹脂固態電解質構成要件及應用
■ 技術成果
NAEPE是一個接近商業化產品，無論是材料放大量產、成本管控及應用端加工性，都可即時解決客戶需求，材料也透過業界電池廠驗證，材料特性具有高度可靠度，材料技術也獲美國、台灣專利保護。本技術改善突破過往技術，包含：
► 常溫下固化交聯反應，無須加熱 or UV 光聚合之額外設備
► 具有高難燃電解質特性，鋰電池大幅提高安全性
► 游離溶劑減少，高電壓操作穩定
工研院材化所 N800 鋰離子固態電池研究室