前瞻技術脈動：能源技術(202523)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年12月5日

圖、前瞻技術脈動：能源技術(202523)

只需幾分鐘，研究團隊繪製鋰硫電池未來技術藍圖
鋰硫電池被視為比鋰電池更輕巧、容量更大的下一代能源儲存技術，但因充放電過程有使用次數限制且不夠穩定，長期無法商業化。為解決此難題，德國基爾大學(Kiel University)的研究團隊開發出一種創新的「五分鐘模擬法」，利用機器學習與物理模型，在短時間內模擬並預測電池在不同材料與設計下的表現。這種方法能有效找出導致效能下降的原因，並為改善策略提供明確的路線圖。該技術不僅大幅縮短研發時間，還能改善設計鋰硫電池的效率。
參考資料：From 0 to 100 in 12 minutes—roadmap for lithium–sulfur batteries. TechXplore, 2025/7/11

為什麼「枯竭」的油井其實並非真正空了
賓州州立大學(Penn State University)研究團隊利用國家超級電腦中心（PSC）由NSF資助的Bridges-2，將油井的三維影像加入時間維度，轉換為四維動畫，以建立更精準的影像模型。同時，加入振幅分析，利用聲波偵測油井結構。研究發現，若僅以時間為基準、單次測量所獲影像，容易遺漏油藏內部結構。如固體岩層，雖不明顯影響聲速，但會阻礙油井下方石油的抽取。目前研究僅針對9平方英里的地區進行驗證，團隊已規劃逐步拓展節點，以生成更精準的油藏地。
參考資料：Why “dry” oil wells aren’t really empty. Science Daily, 2025/9/28

探索替代金屬，打造續航時間更長、充電速度更快的電池
休士頓大學(University of Houston)與新加坡、浙江大學及首爾大學合作發表的研究，深入探討了替代金屬在電池負極應用的潛力與挑戰。研究指出，傳統石墨負極已達實用極限，鋰金屬因容量是石墨的十倍而極具吸引力，但枝晶問題仍是安全隱憂。相比之下，鎂、鈣與鋁等多價金屬資源豐富、成本低且更安全，能提供更高的能量存儲能力，但其離子遷移速率緩慢，限制了充電速度。為此，科學家正開發具紋理的電極以控制沉積行為，並研究適合不同金屬的電解液化學，藉由調整溶劑化強度與離子配對方式來優化離子傳輸及界面穩定性。研究亦提出新一代電解液設計原則，為單價與多價系統提供發展藍圖。該工作凸顯跨學科合作的重要性，為未來更持久、更快速且可持續的電池技術奠定了理論基礎，對推動電動車與綠能應用的普及具關鍵意義。
參考資料：Exploring alternative metals for longer-lasting, faster-charging batteries. TechXplore, 2025/10/1

單原子厚的過濾器有助於鋰硫電池保持電量
鋰硫電池因能量密度高、重量輕而被視為取代鋰離子電池的潛力方案，可應用於電動車、手機、無人機甚至大型運輸工具。然而，其發展長期受限於硫在反應過程中形成多硫化物鏈，這些硫鏈會隨著電解液在電池中游移並沉積，導致穿梭效應，進而快速消耗電池容量並縮短壽命。佛羅里達大學(University of Florida)與普渡大學(Purdue University)、范德堡大學(Vanderbilt University)研究團隊共同合作，利用化學氣相沉積技術在多孔基底上生成僅一個原子厚度的石墨烯膜，製作出如「微型濾網」般的過濾器。該濾層能讓小尺寸的鋰離子順利通過，卻有效阻擋體積龐大的硫鏈，抑制了穿梭效應。(1039字；圖1)
參考資料：One-atom-thick filter helps lithium–sulfur batteries keep their charge. TechXplore, 2025/10/1

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