锂离子电池支撑着智能手机、电动车和各类电子产品，对更高能量密度的需求持续增长。高镍正极材料被视为提升能量密度的重要方向，但它在充放电过程中要承受锂离子反复嵌入与脱出带来的体积变化，内部应力不断累积。当这种应力集中在正极活性颗粒的晶界处，就会引发「晶间开裂」—可以理解为材料内部反复胀缩后出现的微裂缝，电池容量和使用寿命随之衰减。

传统涂层方法难以深入正极物料的晶界，也不容易精准调控聚合物的机械特性。香港科技大学化学及生物工程学系讲座教授陈国华带领的研究团队，从人体关节软骨组织中找到了一种解决思路。软骨能够改变形态来分散外来应力，保护骨骼免受损伤。团队把这一机制移植到电池纳米设计上，研发出兼具强度与变形能力的聚合物涂层p(BA-V4D4)，并通过「引发式化学气相沉积」（iCVD）技术，在电池初级颗粒表面沉积一层厚度约14纳米、均匀覆盖的聚合物层。

这层涂层为电池脆弱的内部晶界建构了类似人体软骨的缓冲保护层。论文共同通讯作者、研究助理教授刘强解释，团队利用柔性固体应变所产生的应力去局域化机制，抑制「晶间开裂」，并对聚合物结构做了精准设计，在柔韧性与强度之间取得平衡。iCVD技术可将纳米涂层融入宽度仅为10至20纳米、深度达4,000纳米的狭窄晶界通道内，发挥反复缓冲的功用。

论文共同第一作者、博士后研究员刘雨桐表示，传统方法无法深入正极物料的晶界，也难以精准调控聚合物的机械特性，iCVD技术则能将反应物无缝传输至这些边界并形成保护涂层。团队已成功将此技术应用于高镍三元及商用磷酸铁锂（LiFePO4）材料上，展示出广泛的应用潜力。该研究已发表于国际顶尖学术期刊《自然─纳米技术》，论文题为「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」。

性能方面的验证结果来自循环测试：新技术让电池在经历千次充放电后仍维持极高容量。这项突破有望大幅延长智能手机及电动车电池的寿命，也为下一代高稳定性镍基锂电池的产业应用开辟新路径。团队正在研究把有关技术应用在固态电池上，并进一步解决高能量密度和安全性之间的关键技术挑战。

陈国华回顾这项研究的来路时说，早在2005年他在麻省理工学院学术访问期间，便诞生了将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。团队后来成为率先在锂离子电池材料上应用CVD技术的研究团队，并证明该技术除了可用于导电聚合物（团队早年于《自然─能源》发表的研究），也可应用于其他功能性聚合物材料，例如本次采用的p(BA-V4D4)。

研究的合作网络横跨本港及内地多所大学及机构，涵盖材料合成、表征分析及数据科学等领域。共同第一作者为刘雨桐博士（理大／科大）、左文华教授（厦门大学）及王伟博士（理大博士毕业生）。主要贡献学者来自中国科学院物理研究所、北京航空航天大学、理大、中国科学院高能物理研究所、中南大学，以及北京大学深圳研究生院等。

产业化的推进也在同步进行。团队正积极将技术量产，以实现1,000公斤级别涂层颗粒量产为目标，支持3C电子产品、电动车及电动垂直起降飞行器（eVTOL）等领域的应用。从2005年的一个构思，到14纳米涂层在千次循环中的表现，再到以吨级为目标的量产计划，这条路径仍在向前延伸。