中大研「分子外衣」增锂金属电池稳定性 高温循环200次仍存八成初始容量
发布时间：19:19 2026-05-03 HKT
锂金属电池因其超高能量密度，被视为下一代电动车和储能系统的希望，惟亦存在难以解决的问题。中文大学工程学院的研究团队早前研发出一项全新的界面工程策略，成功调控电极—电解质界面的化学环境，使其在高电压和高温的环境下，循环200次后仍可保持80%的初始容量，为未来开发更高能量、更稳定的锂金属电池提供新思路，以提升电动车和储能设备的安全性与续航表现。研究成果已于顶尖期刊《自然─纳米技术》（Nature Nanotechnology）刊登。
电解液分子持续被氧化分解 影响电池性能
相比现有的锂离子电池，锂金属电池能提供更长的续航时间及更轻的电池重量，但电池在高电压下能否稳定可靠地运行，取决于电极和电解液之间看不见的薄区域所发生的情况︰电解液分子会被氧化分解，其产生的副产品不断堆积，导致电池性能迅速衰减甚至失效，单靠改进电极材料或调整电解液也难以解决。
由中大工程学院机械与自动化工程学系教授卢怡君领导的研究团队，在电池正极活性材料表面组装一层超薄但功能明确的分子膜，这层「分子外衣」能够改变电解液分子靠近它时的行为方式，可适当地吸引电解液靠近或将其推开，有如调节温度一样微调界面的化学环境，既能形成保护层、阻挡有害反应，又不会过度阻止电池界面的正常运作。
有望整合至现行电池制造工艺
在团队实验下，经过分子膜修饰的正极在高电压和摄氏60度高温的苛刻条件下，循环200次后仍然保持80%的初始容量，而未经修饰的电极性能衰减明显更快。团队指出，这种改进不是透过增加电极或电解液的复杂性实现，而是在界面上做一个精准的、可控的化学修饰，代表这种方法有望整合至现行电池制造工艺中，无须对整个系统进行彻底改造。
卢怡君解释，这项研究在分子层面上揭示了电极和电解质界面的作用机制，团队不仅提供了一个新的科学见解，更展示了一条设计界面的新路径。她承认目前验证仍在电池实验室的小尺度阶段，但原理上可应用于更大规模的电池，「我们希望这项工作能为开发下一代高能量密度、高稳定性的锂金属电池提供指引，最终让这类电池早日投入实际应用，推动电动车与储能产业迈向全新发展阶段。」
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