化學蒸鍍：從鑽石膜到用於電池的導電聚合物

 

香港城市大學（城大）能源及環境學院院長兼智能能源轉換及儲存講座教授陳國華教授2月8日主持最新一場「校長講座系列：學術薈萃」講座，介紹他透過化學蒸鍍製作先進電極材料的研究，該過程可產生優質的薄膜及表層。

陳教授在講座介紹由鈦基質製作的鑽石膜、在美國麻省理工學院製造的功能性聚合物材料，以及鋰離子電池陰極材料上用導電聚合物製成的表面塗層。

在演講的首部分，陳教授講述為水中污染物的電氧化製造高效陽極，亦即運用陽極分解廢水中的有機污染物。第二部分介紹他2005年在麻省理工學院休假期間，為功能性聚合物的化學蒸鍍製作反應界面。他在第三部分講述使用化學蒸鍍儲存能源的研究。

陳教授指出：「能源儲存在研究及業務增長上均具廣闊前景。未來40年，能源儲存業務有望突破20萬億美元。」

他指出儘管層狀鋰過渡金屬氧化物的容量相對較高，但在侵蝕性電化學與熱驅動力下，其晶體和界面結構不穩定，導致效能迅速退化並出現嚴重的安全問題。

然而，化學蒸鍍技術可用於在層狀氧化物陰極材料上構建保護性導電聚合物表層，有助傳輸鋰離子和電子，大幅抑制不良的層狀到尖晶石/岩鹽的相變及相關的氧損失，減輕晶間和晶內機械開裂，並有效穩定陰極-電解質界面。

他說：「這種方法提高了高電壓運行下的容量與熱穩定性。」他並指出層狀氧化物的二次及一次粒子水平的保護層均有助製作高能量、長壽命和安全的鋰離子電池。

陳教授在總結部分，指化學蒸鍍是一種多用途科技，已證明可產生鑽石膜、提供帶有功能組的薄層介面，及可應用於多個領域，在城大已可運用該技術。