〔記者鄭德政南市報導〕國立成功大學材料系助理教授鍾昇恆的團隊開創金屬-硫複合材料的合成與製作,運用無電鍍工藝技術合成一系列高硫含量鎳-硫複合儲能材料,使鋰硫電池具有高導電性、多硫吸附性與電催化能力,可供應電動車電池所需的面積電容量,亦達到商用鋰離子電池正極的能量密度標準。研究成果刊載於全球領先電池研究的國際學術期刊《Batteries &Supercaps》,收錄於編輯精選並獲選為當期封面,其核心技術也已獲得臺灣專利證書,並有美國與中國等專利審核中。
(圖說)鍾昇恆與指導學生鄭存盛的合作研究,於2022年4月年登上國際指標性學術期刊《Batteries & Supercaps》。(成大提供)
鍾昇恆指出,針對「硫電極」的相關研究包含多種組合,碳-硫、高分子-硫、氧化物-硫複合材料都已經有很多人討論,獨缺金屬-硫複合材料。後來團隊以「液相化學法」合成才發現癥結點在於金屬分子太重,導致複合材料的硫含量變低且反應效果變差,有違商用電池發展路線。
(圖說)鍾昇恆與指導學生顏胤如的研究,於2021年2月登上國際指標性學術期刊《Chemical Communication》。(成大提供)
鍾昇恆的團隊受台南電鍍廠林立的現象啟發,聯想到無電鍍(又稱化學電鍍)的製作工藝能減少金屬重量並維持化學反應運作,於是在硫粉表面薄薄的鍍上一層鎳金屬,再經由材料工程的製程操作技術,如:調整溫度、濃度、時間等,完成一系列可以調整硫含量的高硫含量鎳硫儲能材料。
「為了驅動電動車,電動車電池的面積電容量需要到2至4mAh/cm2 (毫安培小時/每平方公分),但我們製作出的電池有8至9mAh/cm2,可以穩定操作100次循環。」創新手法與亮眼數據成果獲得評委青睞,2022年4月登上《Batteries &Supercaps》封面。鍾昇恆說,儘管目前尚無法量測這項技術應用於電動車上的實際成效,但在研究實力雄厚的成大,一定能也開啟日後尋找合作的方向。
(圖說)鍾昇恆的指導學生顏胤如示範做實驗。(成大提供)
鍾昇恆團隊曾因研究超越商用標準的鋰硫電池,展現優異電池與化學性能,更率先學界提出失效機制與檢測模型,於2021年2月25日登上國際指標性學術期刊《Chemical Communication》(又稱ChemComm)當期封面並被刊載於ChemComm milestone,後續更期刊更主動請廣告公司為該篇成果做國際學術宣傳,以卓越成果讓世界看見來自成大的堅強實力。
《Chemical Communication》為英國皇家化學學會(RSC,The Royal Society of Chemistry)出版的指標期刊,專門刊載具備突破性的研究成果。投稿難度除競爭者眾,更因為投稿者必須將研究成果濃縮至4頁以內的篇幅,無法涵蓋過多衍生研究;同時題目需要夠新穎,並具有可再現性的實驗數據,否則成品性能再好也無法獲得評委青睞。而鍾昇恆當時是在成大任教後首次登上國際期刊,也是第一次直接獲選為期刊封面,並在1年內就累積30次論文引用數。
「很多時候學生會想挑戰自己的能力。」鍾昇恆自2019年返台展開教職生涯,步步踏實與研究團隊朝向商業標準研發高能量密度電池。繼2021年與研究生顏胤如的鋰硫電池研究成果登上國際期刊封面後。2022年再與研究生鄭存盛合作,花了半年時間挑戰不同參數情境,製作出高硫含量鎳-硫複合儲能材料,並將全部製程條件都釐清呈現在文章中,將自己的研究成果無私公開,分享給同領域的學者。
鍾昇恆說,過去偶爾會聽到有人說歐美學生比較聰明、學術能力比較強,但返台任教後,一步步與研究生建立自己的實驗室,親身經歷讓他更相信成大學生的可造之處,並發自內心的說:「成大的學生真的很棒。」
「感謝學生的信任帶來新研究。」身為成大校友的鍾昇恆,話語中透露出成大人的樸實特質與不輕言放棄的毅力,鍾昇恆不僅以實力證明團隊的影響力,也帶領更多實驗室學生一同努力見證淬鍊後的團隊實力。