相信不少人都试过手机用久了，电池愈来愈不耐用。这个问题，其实源自电池内部一场看不见的「压力战」。
随着电动车和各类电子产品的普及，对高能量锂离子电池的需求急速增加。近年，工程师积极研究高镍三元正极物料，因为它能储存更多电量。不过，这种材料也有一个弱点：电池每次充电和放电时，物料都会反复膨胀和收缩，材料内部累积承受压力。
久而久之，这些压力会令电池颗粒出现开裂，电解液内浸，电极表面变化，因而缩短电池寿命。要进一步提升电池的储能，科学家必须寻找方法减少这些从细微而扩大的损伤。
由科大化学及生物工程学系讲座教授陈国华教授带领的研究团队，从人体软骨的缓冲特性获得启发，提出了一个创新的解决方案。
团队最新研发出一种超薄的记忆聚合物纳米涂层，可充当电池颗粒的「避震器」。研究人员利用化学气相沉积技术（Chemical Vapour Deposition，CVD），制造出一种韧性和弹性适中的聚合物，为电池脆弱的内部晶界形成保护层。
这项设计的原理与人体软骨十分相似。软骨能透过变形来吸收和分散外来压力，保护关节和骨胳不受损伤；而这层仿软骨纳米涂层，则能在电池运作时分散内部应力，减少晶间开裂的情况。
研究团队将这种机制应用到纳米尺度︰化学气体能深入正极物料的晶界，在颗粒之间进行原位聚合，形成一层兼具弹性和缓冲功能的保护层。即使经历长时间充放电循环，电池内部结构仍能保持稳定。
陈教授表示︰「早于2005年我在麻省理工学院学术访问期间，便有了将CVD聚合物涂层应用于能量储存材料的构思。当时，CVD聚合物涂层已成功应用于药物颗粒的控制释放。」他又指出，团队很自豪能在全球率先将CVD技术应用于锂离子电池材料研究。
这项技术让电池即使经过数千次充放电循环，仍能维持极高容量，显示出大规模量产应用的潜力。团队现正以实现1,000公斤级涂层颗粒量产为目标，支援电动车及电动垂直起降飞行器。这项仿生学突破也再次证明，大自然蕴藏着推动科技发展的灵感。
研究团队成员包括陈国华教授、科大化学及生物工程学系研究助理教授兼科大博士毕业生刘强博士，以及同系博士后研究员刘雨桐博士。
论文已刊登于国际顶尖学术期刊《自然—纳米技术》，题为 「透过记忆聚合物纳米涂层在易碎电池正极活性物料中实现应力的动态去局域化」。请参阅新闻稿了解更多。
