各校計畫成果

活動簡介

      過渡金屬氧化物為電化學科技中的關鍵電極材料，其電荷傳輸機制對於電化學元件的性能至關重要。以鈣鈦礦氧化物為例，該類材料因展現快速能量儲存行為而被廣泛應用於擬電容。然而，傳統觀點認為電荷儲存主要來自氧空缺嵌入機制，但此說法面臨挑戰，因為室溫下氧離子擴散極為緩慢，其理論擴散係數與實驗觀察的差異高達十個數量級，形成長期未解之謎。本研究團隊結合電化學分析、同步輻射吸收光譜與X射線光電子能譜，發現透過質子與電子的化學擴散機制，鈣鈦礦氧化物可藉由氫嵌入實現快速充放電，此成果成功解釋其高效能擬電容特性。此發現挑戰傳統機制，並為理解過渡金屬氧化物的電化學行為提供新視角。

      此外，本研究團隊也發現將氫嵌入機制為鋰電池層狀氧化物的自放電現象的關鍵原因。藉由鋰離子、質子與電子共存的混合導體概念，我們釐清了鋰電池自放電的熱力學與動力學因素，並提出如何提升鋰電池儲能壽命的方針。這些成果凸顯了氫嵌入在過渡金屬氧化物中長期被忽視的重要性，並顯示其對於提升鋰電池與電化學電容器能量密度與穩定性具有深遠影響，為電化學儲能技術發展提供了新的研究方向。