中大研「分子外衣」增鋰金屬電池穩定性 高溫循環200次仍存八成初始容量
發佈時間：19:19 2026-05-03 HKT
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，惟亦存在難以解決的問題。中文大學工程學院的研究團隊早前研發出一項全新的界面工程策略，成功調控電極—電解質界面的化學環境，使其在高電壓和高溫的環境下，循環200次後仍可保持80%的初始容量，為未來開發更高能量、更穩定的鋰金屬電池提供新思路，以提升電動車和儲能設備的安全性與續航表現。研究成果已於頂尖期刊《自然─納米技術》（Nature Nanotechnology）刊登。
電解液分子持續被氧化分解 影響電池性能
相比現有的鋰離子電池，鋰金屬電池能提供更長的續航時間及更輕的電池重量，但電池在高電壓下能否穩定可靠地運行，取決於電極和電解液之間看不見的薄區域所發生的情況︰電解液分子會被氧化分解，其產生的副產品不斷堆積，導致電池性能迅速衰減甚至失效，單靠改進電極材料或調整電解液也難以解決。
由中大工程學院機械與自動化工程學系教授盧怡君領導的研究團隊，在電池正極活性材料表面組裝一層超薄但功能明確的分子膜，這層「分子外衣」能夠改變電解液分子靠近它時的行為方式，可適當地吸引電解液靠近或將其推開，有如調節温度一樣微調界面的化學環境，既能形成保護層、阻擋有害反應，又不會過度阻止電池界面的正常運作。
有望整合至現行電池製造工藝
在團隊實驗下，經過分子膜修飾的正極在高電壓和攝氏60度高溫的苛刻條件下，循環200次後仍然保持80%的初始容量，而未經修飾的電極性能衰減明顯更快。團隊指出，這種改進不是透過增加電極或電解液的複雜性實現，而是在界面上做一個精準的、可控的化學修飾，代表這種方法有望整合至現行電池製造工藝中，無須對整個系統進行徹底改造。
盧怡君解釋，這項研究在分子層面上揭示了電極和電解質界面的作用機制，團隊不僅提供了一個新的科學見解，更展示了一條設計界面的新路徑。她承認目前驗證仍在電池實驗室的小尺度階段，但原理上可應用於更大規模的電池，「我們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，最終讓這類電池早日投入實際應用，推動電動車與儲能產業邁向全新發展階段。」
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