為解決液態鋰離子電池所面臨的安全性與能量密度限制，全固態鋰離子電池(all-solid-state lithium-ion batteries; ASSLBs)因其優異之安全性與高能量密度而日益受到關注。其中，適用固態電解質之開發為推動全固態電池技術發展之關鍵因素。於眾多候選材料中，氯化物基固態電解質憑藉其高鋰離子導電率與寬電化學穩定窗口，逐漸展現作為新一代固態電解質之潛力。儘管近年來於提升鹵化物基固態電解質(solid-state electrolytes; SSEs)之鋰離子導電率與電化學穩定性方面已取得顯著進展，但晶體結構、摻雜化學與電化學性能之間建立清晰且具預測性之關聯，仍然為一項關鍵挑戰。不同摻雜元素所引入之結構對稱性、佔位行為與相穩定性變化，使得離子傳輸機制之本質理解及其對電池性能之影響更加複雜。為彌補此一知識缺口，如圖一所示，本篇綜述系統性地探討鹵化物固態電解質於不同組成體系下之結構演變行為與電化學性能之關係，並闡明異價摻雜與摻雜策略如何調控鋰離子傳輸、相轉變行為以及載子動力學特性。相關討論亦結合理論計算結果，提供對離子傳導機制之深層理解，並歸納可用於材料優化之設計原則。此外，本文亦深入評析界面層之限制因素，包括阻抗增長、機械性質不匹配及空氣穩定性等問題，如圖二所示。於此基礎上，進一步提出界面工程與顆粒結構設計的實務策略，建立一套完整之分析與設計框架，以指引高效能鹵化物固態電解質於次世代全固態鋰電池中之開發與實際應用。
近日，臺大理學院化學系特聘教授劉如熹及其研究團隊於國際頂尖期刊 ACS Energy Letter 上發表題為「Chloride-Based Solid Electrolytes from Crystal Structure to Electrochemical Performance」之文章。此篇綜述文章系統性地總結鹵化物固態電解質之最新研究進展與尚待克服之關鍵問題，並特別聚焦於晶體結構、離子傳導機制及摻雜結構間之關聯性。此外，本文深入探討電極與電解質界面所面臨之挑戰，並彙整提升界面穩定性之相關策略。最後，概述高效能鹵化物固態電解質之設計思路與方法，為全固態鋰離子電池之未來發展提供重要見解與研究方向。
本研究成果已於2025年12月29日發表於ACS Energy Lett. 2026, 11, 322−344: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c03415 (Impact factor: 18.9)
圖一、鹵化物固態電解質之結構演變與電化學性能協同關係之示意圖。
圖二、概述電極與電解質界面挑戰及其對應緩解策略之示意圖。