科大研發嶄新鋰金屬電池技術 能量密度大增 循環200次仍保九成容量

香港文匯報訊（記者 楊梓穎）隨著電動車及便攜式電子產品對電池性能的要求日益提高，香港科技大學（科大）張英燦能源工程及環境學教授、化學及生物工程學系系主任兼講座教授邵敏華帶領的研究團隊近日在電池技術上取得重大突破。團隊成功研發出一種嶄新的鋰金屬電池動態集成技術，透過重新建構電池結構，大幅提升了「無負極鋰金屬電池」的能量密度與穩定性。據研究數據顯示，採用此項新技術設計的電池，其能量密度高達 467 Wh kg-1，表現足以媲美現時市面上的傳統商用電池。應用該技術設計的紐扣全電池在經歷高達 200 次的充電循環測試後，依然能夠保持 90% 的容量，為開發更輕便、更耐用的次世代電池開拓了全新路徑。相關研究成果已於國際頂尖研究期刊《自然通訊》上發表。

鋰金屬因具備高容量及高供電效率，一直被視為極具潛力的未來電池物料，其中開發「無負極電池」更是目前的重點研究方向。該技術採用「裸銅」（Cu）集流體取代傳統的鋰金屬負極，從而有效提升能量密度並簡化製造工藝。不過，由於銅物料具有「疏鋰」特點，鋰物料在充電時無法均勻平鋪，容易出現枝晶生長，影響安全性。此外，電池自發生成的固體電解質界面層穩定性較差，導致電池循環壽命表現不理想。

為解決上述技術瓶頸，科大團隊創新地在電解質中引入了一種由銀離子與陰離子組成的銀基多功能引發劑「AMI」，在電池內部發揮強大的多重協同效應。AMI 不僅能有效結合鋰金屬與銅物料，從源頭防止尖銳枝晶的產生，其釋放出的陰離子更能引發電解質聚合，形成「準固態凝膠」以優化電池內部接觸。此外，AMI 促進了電池內形成一層特殊的「OI-IO SEI膜」，該膜包含「富含有機物內層」（OI）和「富含無機物外層」（IO），能有效實現快速的鋰離子傳輸，在確保安全性的同時大幅提高電池穩定性。

研究團隊成員包括化學及生物工程學系博士後研究員陳雲逸（第一作者）、路思齊、前博士後研究員錢希堂、博士畢業生呂宇翔以及博士生邱一璨、周思宇及蘭心儀。

研究通訊作者邵敏華總結這項研究的重大意義時表示，此研究的關鍵不僅在於添加銀鹽或聚合引發劑，而是在電池組裝完成後，透過控制 AMI 的多重功能，在整合電池的過程中實現集流體改性、構建陰離子衍生的溶劑化結構，以及形成 OI-IO SEI 膜。這項突破進一步提升了鋰金屬電池的能量密度並延長其循環壽命，為研發次世代的電池奠定了更堅實的基礎。