目前商用的鋰離子電池的能量密度約為200 Wh/kg或 600 Wh/L，無陽極鋰電池之能量密度約為目前商用鋰離子電池的2-3倍，且其具有製程簡化與低成本等優點，惟其充電及放電過程中，牽涉到鋰金屬的沈積與溶解的現象，且由於鋰金屬高活性的本質，常導致過程中鋰與電解液的反應與失活鋰金屬的形成，因而可用活性鋰金屬會隨著循環次數而降低，無陽極鋰電池之電容量則隨之衰減。為了克服上述的問題，並提昇無陽極鋰電池之循環壽命，黃教授團隊透過電解液工程與人工固態電解質界面的工程，來提昇無陽極鋰電池的性能。本文將簡單介紹如何由電解液工程來改善無陽極鋰電池的性能。

黃教授團隊以局部高濃度電解質的概念為研究基礎。高濃度電解質與一般電解液的差異，在其鋰離子溶合結構的改變。在一般電解液，鋰離子主要與強溶合溶劑溶合，如碳酸乙烯酯溶劑(ethylene carbonate, EC)；在高濃度電解質中，鋰離子與溶劑的溶合配位數會降低，並與陰離子形成離子對，經由團隊的理論計算瞭解，這不僅改變電解質中鋰離子溶合結構，更同時會改變吸附於鋰金屬表面的物種，進而可調控形成固態-電解質界面層的組成，獲得優異的界面物理化學性質，及抑制鋰枝晶的形成與提昇庫倫效率。惟高濃度電解液的缺點為成本高，且因濃度提高，其粘度增加，導致離子導電性降低。本研究透過在電解液中添加一具較低溶合能力之溶劑作為稀釋劑，降低其粘度，使其與商用電解液具有相當的導電性，並維持高濃度電解液中鋰離子的溶合結構，如下圖所示，其可形成優異的固態電解質界面。黃教授團隊已據此發展優異性能的電解液配方，可大幅改善無陽極鋰電池的性能。

 

 

　　黃教授團隊並進一步進行快速篩選優化電解液的研究，如下圖所示，發展出一系列高安全性且耐高電壓的電解液，其不可燃性如影片所示，此電解液不僅可形成穩定的負極及正極固態-電解質界面外，並可抑制鋰枝晶的成長及降低電解液的進一步分解，提昇庫倫效率及無陽極鋰電池的循環壽命。另外，此新型電解液可用於一般商用高電壓鋰離子電池（4.5～4.9 V），如高電壓尖晶石正極材料鋰離子電池、高鎳三元層狀正極材料鋰離子電池等，其循環壽命及庫倫效率遠優於一般商用電解液，且由於其不燃性及可抑制鋰枝晶的成長之特性，可大幅提升電池的安全性，極具取代現有商用電解液之潛力，此核心技術已申請多國專利，亦可提供台灣發展本土化電解液之基礎，為台灣電池產業奠基，厚實台灣電動機車產業與綠能儲能產業的競爭力。