城大研发全球首创、近乎没有电压衰减的崭新电池技术

由香港城市大学（城大）领导的研究团队在电池技术领域取得重大突破，将对未来能源发展产生深远影响。

这项新发展克服了长期存在的电压衰减难题，有助大幅提升能源储存容量。

锂离子电池广泛应用于电子设备，富锂锰基层状氧化物因其高容量及低成本特性，大有潜力作为锂离子电池正极材料。然而由于电压衰减问题长期未能解决，对其应用构成阻碍。

城大物理学系系主任兼讲座教授任洋教授、同系刘奇教授及其研究团队凭着释放富锂锰基正极材料的潜力，解决了这一难题。在研究中，他们增加了正极材料中独特蜂窝结构的稳定性，使电池更持久和高效。这些成果大有可能改变人们为设备供电的方式，并引领高能正极材料的开发进入新阶段。

研究成果已于期刊《自然能源》（Nature Energy）上发表，题为“电压衰减程度轻微的富锂层状氧化物正极”。

团队运用创新方法，稳定原子层面的蜂窝结构。他们透过向正极材料加入额外的过渡金属离子，增强蜂窝结构的稳定性，达致每个循环仅为0.02毫伏、近乎没有电压衰减。这是首次研发出如此低程度电压衰减的富锂锰基正极材料。

团队透过先进的原子尺度测量与计算，发现这些层间过渡金属离子在蜂窝结构的上方或下方起到“帽子”的作用，可防止阳离子迁移并保持稳定。即使在高截止电压和整个循环过程中，结构亦能保持完好，确保电池的结构完整性。

刘教授说：“我们的研究解决了富锂锰基正极的电压衰减问题，其容量几乎是广泛使用的正极材料的两倍，最终可为更强大和持久的储能解决方案开辟道路。”

研究成果对多种应用均有巨大潜力，包括为电动汽车以至便携式电子产品充电。团队下一步将扩大制造过程，实现大规模电池生产。

论文的第一作者是城大物理学系博士后罗冬博士、博士生殷子迦、南京理工大学朱贺博士（香港城大物理学系前博士后）及美国西北大学/波特兰州立大学夏屹博士。通讯作者是任教授、刘教授、美国阿贡国家实验室陆文泉教授及美国西北大学Christopher M. Wolverton教授。其他合作者还有来自中国科学院、清华大学和兰州大学的研究人员。