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1. STOBA 之 SEI 膜研究

材化. 1. STOBA 之 SEI 膜研究. 研究方向 開發可通用於安全性鋰電池及新 ( 後 ) 鋰電池的 SEI 研究方法 建立 SEI 電極材料介面 (Interface) 鑑定分析標準 超分岐材料應用電極材料及元件電化學特性分析 診斷新的超分岐分子結構之設計，評估其對 SEI 形成之影響和效應 預期研發成果 可信賴的 SEI 研究方法可突破目前鋰電池開發困境 建立電極材料介面行為，有助於高安全性鋰電池及高性能新 ( 後 ) 鋰電池開發 SEI 膜立體架構可掌握 ( 發揮 ) 超分岐材料 優點 ，在製程和結構上改進其缺點

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1. STOBA 之 SEI 膜研究

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Presentation Transcript

  1. 材化 1. STOBA 之 SEI 膜研究 • 研究方向 • 開發可通用於安全性鋰電池及新(後)鋰電池的SEI研究方法 • 建立SEI電極材料介面(Interface)鑑定分析標準 • 超分岐材料應用電極材料及元件電化學特性分析 • 診斷新的超分岐分子結構之設計，評估其對SEI形成之影響和效應 • 預期研發成果 • 可信賴的SEI研究方法可突破目前鋰電池開發困境 • 建立電極材料介面行為，有助於高安全性鋰電池及高性能新(後)鋰電池開發 • SEI膜立體架構可掌握(發揮)超分岐材料優點，在製程和結構上改進其缺點 • 成熟安全性鋰動力型電池開發，加速電動車的推展。

  2. 材化 2. 後鋰電池計畫關鍵材料之鹼性膜開發 • 研究方向 • 金屬空氣電池及燃料電池是歐美各國在後鋰電池研發之重要技術發展項目，而傳統金屬空氣電池及鹼性燃料電池利用孔洞材料含浸鹼液(KOH)的方式做為OH-離子傳導隔離膜，導致鹼液洩露及陰極以大氣進料時因CO2與鹼液反應產生碳酸鹽類沈積堵塞，而造成系統失效的問題，限縮產品大量應用之可能性，因此計畫目標為開發一高效固態鹼性離子傳導膜，如此鹼性燃料電池將可以酒精為燃料及鐵鈷鎳等非貴重金屬為觸媒，可大幅提昇可攜式產品應用性及降低成本，為其商業化及系統簡化所需解決之共通關鍵材料。 • 預期研發成果 • 固態陰離子傳導膜：產出具可塗布成膜之固態陰離子傳導膜，導電 度≧0.08S/cm, water uptake ≧30wt%, 膨潤性≦30%。 • 了解各種陰離子交換基團之離子傳導性及化學穩定性。 • 未來將結合工研院進行膜電極組製造及放電效能測試，以開發系統端 所需之應用產品。

  3. 材化 3.奈米複合材料在綠色能源上的應用 • 研究方向 一、經由分子嵌段設計，開發兼具高穩定性與功能性的高分子複合電解質，能 廣泛應用於鋰二次電池、鋰空氣電池、鋰硫電池等綠色儲能元件之中。 二、開發有序高孔洞碳材。藉由設計碳前驅物的型態以及經由浸潤模板內的碳 含量來調控微孔和中孔的比例與結構。此多功能載體將應用在水/空氣的 純化以及甲烷天然氣的吸附儲存。 • 預期研發成果 一、機能高分子複合電解質將大規模取代現行儲能元件中有機系電解液。克服 使用大量易燃液體安全上的疑慮，元件能量密度上也能提升。在製程上更 適用於饒曲型、輕薄型的設計，甚至相容生物體內應用。 二、有序高孔洞碳材兼具優異表面積、孔洞體積、孔徑均勻性、機械強度與熱 穩定性。將可解決吸附型天然氣瓶應用於車用載具的問題。也能夠大幅提 升鋰硫電池中硫碳電極的電導度、有效活物量與穩定性，加速其商業化。

  4. 材化 4.面板表面之抗污機制研究-雙疏性材料開發 • 研究方向 • 對於面板而言，指紋乃是最主要的污染，主要來自手指汗腺的分泌物(油水混合物)在碰觸沾附到材質表面後，經由水份揮發後殘留物所形成的圖紋(近似半導體製程中的water mark)。由99年度“觸控式面板表面之耐指紋機制研究”的研究成果中可知，為了達到最佳的抗指紋效果，材料表面最好必須為超雙疏性，亦即同時具備超疏水及超疏油特性。 • 預期研發成果 • 建立具有超雙疏特性之表面改質技術: 超疏水θ> 150°; 超疏油θ> 100°; 鉛筆硬度>5H; 透明性Haze < 0.5% • 本學研計劃是以創新觀點去探討製備超雙疏性材料之可能性，並就超疏水及超疏油之雙疏特性，配合產業界實際之需求，就關鍵技術進行突破。期望在未來二年內可以就研究所得之成果，將關鍵技術轉移予業界。

  5. 材化 5.新型態分散式生活污水自動監測系統開發 • 研究方向 • 發展與建立模組化與簡易化之廢水自動化處理系統，應用於都市大樓、中小型社區或缺乏廢水處理專責人員之偏遠地區 • 利用市售pH與ORP儀器及光學監測設備所獲得之資料透過虛擬監測技術建立即時量測系統控制所需之關鍵水質資訊(如COD、SS及MLSS • 預期研發成果 • 後續將採用低成本與高耐用性之自動監測設備並建立虛擬監測技術，以減少自動監測設備項目與數量來降低建置與操作維護成本。 • 利用虛擬監測方式開發生活污水關鍵水質之自動監測方法，使廢水系統之COD監測準確率：85%， SS準確率：80% • 透過雲端技術來即時分析、學習及更新自動控制的策略，以提升處理系統之效率與效益。

  6. 環境 6.開發適用於電滲透除濕之固態電解質 • 研究方向 • 以 polyethylene oxide (PEO) 為基材, 摻入無機奈米粉體, 以及鈷或鐵之水溶性氧化還原對, 製成可以塗佈法製膜之固態電解質。 • 配合本院電滲透除濕之需求, 調整材料配方。 • 預期研發成果 • 文獻上用於電滲透膜之固態電解質主要以 Nafion 為主, 除濕速度可達 0.12 kg/m2hr, 但 Nafion 單價高, H+來自於電解水, 孔徑太小, 不適合水合離子擴散, 造成能耗太高等缺點。 • 本研究以 PEO 為基材, 單價低; 水合離子來自於鈷或鐵之水溶性氧化還原對, 不需要電解水; 孔徑可以調整至 20 nm 以上, 適合水合離子擴散。預期可開發出優於 Nafion 在電滲透除濕應用上的固態電解質。

  7. 環境 7.儲能型光陰極防蝕塗料開發 • 研究方向 • 在TiO2顆粒表面擔載具有儲存電子作用的WO3顆粒，當照光條件下，TiO2和WO3顆粒可放出電子，WO3顆粒可儲存多餘的電子，在暗處時， WO3顆粒則可持續放出電子，達到長時間陰極防蝕的效果 • 光陰極防蝕作用機制之探討 • 預期研發成果 • 以共沈澱解膠法製備WO3/TiO2水溶膠，而非現有文獻中的WO3/TiO2粉體 • TiO2顆粒平均粒徑＜50 nm， WO3/TiO2水溶膠呈中性（pH: 6 ～ 8） • 暗處持續放電時間＞5小時 • WO3/TiO2塗層未照光條件下，電化學防蝕測試之抗腐蝕能力較未塗佈者優異5倍以上（塗佈於不銹鋼表面） • 釐清儲能型光陰極防蝕之作用機制與重要影響參數

  8. 環境 8.應用觸媒技術直接分解NOx • 研究方向 • 本研究利用研發新型Perovskite-type觸媒去除NOX， 透過Perovskite-type觸媒特性可直接把NOX分解為N2與O2，此反應程序不需添加還原劑， 無二次汙染之問題。 • 預期研發成果 • 完成觸媒活性測試平台並研發新型Perovskite-type觸媒，透過此技術可將NOX直接分解N2及O2。 • 預期Perovskite-type觸媒對NO分解效率可達95%以上。 • 建立N2O、 NO、 NO2等氣體共存條件下去除效率與反應機制等資料庫。 • 模擬實場氣流條件， 將進氣條件添加水氣與O2， 探討水氣與O2對於NOX分解效率之反應機制， 以建立本土化技術。

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