雷射一鍵搞定！革命性技術讓鋰硫電池製造效率大躍進

香港科技大學的研究團隊開發出一項突破性的單步驟雷射印刷技術，可大幅提升鋰硫電池的製造效率。這項創新技術將傳統繁瑣的材料合成與陰極製程，整合在奈秒級的雷射誘導轉換過程中，為可印刷電化學儲能裝置的工業化生產帶來革命性突破。

這項由香港科技大學綜合系統與設計學部助理教授李桂軍領導的研究，已發表於《自然通訊》期刊。鋰硫電池因硫陰極具有極高的理論能量密度，被視為下一代鋰離子電池的替代品。

傳統鋰硫電池陰極需包含活性材料、載體材料（或催化劑）和導電材料，但這些材料的製備往往涉及複雜的多步驟程式，且需在不同溫度和條件下進行，導致生產效率低落且成本高昂。

為解決這些挑戰，李教授團隊開發出新型單步驟雷射印刷技術。透過高通量雷射脈衝照射，前驅體材料被啟用並產生噴射粒子，這些粒子包含原位合成的埃洛石基混合奈米管（載體材料）、硫化物（活性材料）和葡萄糖衍生的多孔碳（導電組分）。這些材料可直接印刷在碳纖維基板上，形成完整的硫陰極。

李教授解釋：「傳統離子電池的陰極/陽極製造通常包含活性材料合成、混合漿料製備和電極組裝等多個步驟，這些步驟往往需要數十小時甚至數天才能完成。我們的新技術可將這些程式整合為單一步驟，且速度達到奈秒級。」

研究第一作者、港科大前博士後研究員楊榮亮博士補充：「雷射誘導轉換過程可視為一種超集中熱現象，材料會經歷複雜的瞬態加熱和冷卻過程，理論瞬態溫度可達數千開爾文。這種獨特的熱過程不僅能形成不同性質的材料組合，還能產生微型爆炸促進粒子噴射和轉移。」

這項技術的印刷速度可達每分鐘2平方公分，僅需20分鐘就能完成75×45毫米的硫陰極印刷。當組裝成鋰硫軟包電池時，可為小型螢幕供電數小時，展現出優異的應用潛力。

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