革命性影像技術揭密！鋰金屬電池容量衰退之謎

雖然鋰金屬電池尚未正式上市，但這項被視為解決電池續航力不足的明日之星，其實與現行電子設備普遍使用的鋰離子電池系出同門，卻擁有高達兩倍的儲電潛力。可惜的是，有限的充電循環次數始終是其商業化應用的最大阻礙。

由加州大學洛杉磯分校納米系統研究所（CNSI）主導的最新研究，或許能為此技術突破帶來曙光。研究團隊在《科學進展》期刊發表首創的「電化學冷凍電子顯微鏡」（eCryoEM）技術，成功以次波長級解析度捕捉鋰金屬電池充電過程的動態影像。這項突破不僅為改進電池設計提供關鍵線索，更可能讓美國在當前由中國主導的鋰電池產業中實現技術超車。

研究通訊作者、UCLA工程學院助理教授李宇璋指出，中國掌握全球近80%鋰離子電池供應鏈的現狀，使得美國在發展電動車與電網級儲能技術時面臨嚴峻挑戰。鋰金屬技術的能量密度雖是鋰離子電池的兩倍，但目前最佳研究數據顯示其充電循環次數僅達200次，遠低於鋰離子電池的數千次水準。

研究團隊歷時四年開發的eCryoEM技術，透過液態氮毫秒級急凍正在充電的超薄電池，成功建立如同翻頁動畫般的腐蝕膜生長過程影像。比較高低性能電解液的實驗顯示，傳統認為電子穿過腐蝕層的擴散速度是性能差異主因的假說需要修正——電解液本身的化學活性差異竟可達三倍之多，這項發現為電池工程指出全新改良方向。

這項技術的影響力更超越能源領域。研究團隊正探索將相同方法應用於神經科學，通過凍結不同電壓刺激下的腦細胞，觀察調控離子通道的蛋白質結構變化，這可能為神經疾病治療開創新途徑。該研究由UCLA博士生王崇振、金正泰共同主持，相關成果已獲Packard基金會資助持續推進。

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