臺科大教授與麻省理工跨國研究 登上權威期刊封面

國立臺灣科技大學機械工程系助理教授蔡秉均，與MIT麻省理工美國工程院士Yet-Ming Chiang為首的團隊，以及密西根大學、柏克萊大學、阿貢國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室等全球頂尖學術單位跨國合作，首次發現利用「雙槳輪」機制（Double Paddle-wheel Mechanism），可加速固態電池充放電速度。此研究合作成員都是現今頂尖科學家，在多項實驗技術與理論計算都位於領導地位，蔡秉均教授不但以第一作者的身份，將此研究發表在國際能源權威期刊《先進能源材料（Advanced Energy Materials）》，還被選為當期封面報導，受到學術圈極高肯定。

目前電動車、手機等大量電子產品，都是使用屬於「液態電池」的鋰電池，使用的電解質為液態有機物，傳導離子的速度快，但卻屬於易燃物質，安全性不斷受到質疑；相反地，固態電池使用的電解質是無機材料或聚合物，例如陶瓷，較不易燃燒，安全性高，但傳導離子的能力卻比較差。蔡秉均教授與Yet-Ming Chiang為首的團隊這次的突破，正是發現透過實現「雙槳輪」機制，可以有效強化固態電解質的離子傳導速度，開啟了電池材料設計的更多想像，「雙槳輪」機制發揮效果的核心，就是找到適合的材料。

蔡秉均教授說明，過去在設計「高導離子固態電解質」的材料時，都是從週期表進行單種元素的設計；不過，團隊鎖定探究多種原子結合成的「團簇（Cluster-ion）」，過程中，團隊嘗試了40幾種化合物，因為所要合成的化合物不存在於自然界，相當不容易。最終在蔡秉均教授鍥而不捨的努力下，找到透過「雙槳輪機制」快速傳導離子的「反鈣鈦礦結構」材料。團隊成員們合作彼此在具領導地位的各項實驗技術與計算理論專長，共同發現鈉離子遷移率受到兩團簇陰離子(NH2-)和(BH4-)旋轉的影響，可以讓鈉離子導電率比傳統傳導機制高出百倍之多。

「雙槳輪」機制打破固態電池傳導離子的既有方法，未來可應用在新材料的設計，有助固態離子導體的探索。雖然距離真的應用到市場的產品，還有很長的一段路要走，但可以期待有一天，更安全的固態電池將可望被應用在手機、筆電、電動車中。

蔡秉均教授2020年從美國MIT歸國，加入臺科大後，持續與跨國單位合作，每週定期視訊討論，橫跨多時區，常在半夜開會。蔡秉均教授表示，因為有進展，並不會累，還很有動力。他會繼續探索陶瓷材料與電池領域的應用，另一方面培育學生，傳承能力與經驗；今年度蔡秉均教授也被臺科大學生票選為教學績優教師。