新科技修復老化鋰電池效能 芝加哥大學發現負熱膨脹新材料

University of Chicago 與寧波材料技術與工程研究所合作團隊近日在期刊 Nature 發表研究，發現負熱膨脹新材料，可修復老化鋰電池效能，令電動車毋須入廠即可回復原始效能。 這項突破性的科學發現，不僅挑戰了傳統熱力學定律，更為全球電動車產業帶來了革命性的轉機，有望徹底解決電池老化與續航焦慮的痛點。

挑戰熱力學：負熱膨脹與負可壓縮性

在物理學傳統認知中，絕大多數固體材料受熱時會隨粒子運動加劇而膨脹。然而，研究團隊在「亞穩態」（Metastable）條件下觀察到了獨特的物理現象：這類新發現的材料在受熱時不但沒有膨脹，反而出現收縮反應。這種違背常規熱力學特徵的行為，引發了學術界的極大關注。

透過高壓測試實驗，團隊對這些材料施加了千兆帕（gigapascal）級別的機械應力，發現其表現出驚人的「負可壓縮性」（Negative Compressibility）。理論上，物體受到各向同性擠壓時體積應隨之縮小，但這類材料在受壓同時卻會自動膨脹。專家指出，這種反直覺的物理行為源於材料內部透過熱驅動產生的「無序至有序」結構轉變。研究人員成功將這種結構無序轉化為可調控參數，徹底重塑了科學界對基礎材料特性的理解。

跨領域未來應用潛力

除了電池修復技術，這類零熱膨脹材料在其他科技領域亦擁有巨大潛力。對於建築結構而言，若組件材料隨氣溫頻繁改變體積，長期下來會影響結構穩定性，而這種新發現材料能協助創造體積穩定且極度耐用的建築零件。

同時，該技術亦被視為實現「結構電池」設計的關鍵。例如未來工程師能將電動飛機機身設計成兼具結構支撐與儲能功能的機殼，成功減輕機體重量並提升運輸效率。隨着研究從理論邁向產業開發，科學家期望能透過這些材料，令電池效能不再受傳統熱學限制，為能源儲存技術開闢全新發展路徑。