中大「分子外衣」技術提升鋰電池穩定性助力電動車產業革新

香港中文大學（中大）研究團隊近日宣布，他們成功開發了一種全新的界面工程策略，通過在電池正極活性材料表面設計和組裝特殊的分子層，顯著提升了高電壓鋰金屬電池的穩定性和循環壽命。這一技術突破為電動車和儲能設備的安全性與續航性能帶來了新的可能性。

據悉，這項研究成果已發表在國際頂尖期刊《自然─納米技術》（Nature Nanotechnology），引起了學界和產業界的廣泛關注。

高電壓電池的挑戰：看不見的界面

鋰金屬電池因其超高能量密度，被視為下一代電動車和儲能系統的希望。然而，當電池在高電壓下運行時，電極與電解液界面上會發生複雜的化學反應，導致電池性能迅速衰減。

在這個界面上，電解液分子被氧化分解，產生的副產品堆積，最終導致電池失效。單靠改進電極材料或電解液的做法，無法有效解決這一問題。

中大工程學院機械與自動化工程學系的盧怡君教授及其團隊提出了一個嶄新的思路：通過在電池正極活性材料表面組裝一層功能明確的分子膜，主動調控界面的化學環境。

這層「分子外衣」能夠改變電解液分子靠近時的行為方式，通過調整膜上分子的特性來達到最佳平衡，形成保護層以阻擋有害反應。

在實驗中，經過分子膜修飾的正極在高電壓和高溫（60°C）的苛刻條件下，循環200次後仍保持80%的初始容量。

這項技術的突破不僅在理論上提供了新的科學見解，更展示了一條設計界面的新路徑。盧教授表示，這種方法有望整合進現有的電池製造工藝中，而不需對整個系統進行徹底改造。

雖然目前的驗證還在電池實驗室的小尺度階段，但研究團隊希望這項工作能為開發下一代高能量密度、高穩定性的鋰金屬電池提供指引，最終推動電動車與儲能產業邁向全新發展階段。

這一技術的應用前景廣闊，可能成為電動車產業的關鍵推動力，助力實現更長的續航里程和更高的安全性。