初企研硅材料锂电池 容量增75% 新材料突破发展瓶颈 克服发热低导电问题

【明报专讯】用上锂离子电池的电子产品日新月异,对高电容量的电池需求愈来愈高,然而,以石墨为电池负极材料的电容量有限,成为锂离子电池发展的瓶颈。本地初创公司Volt 14研发出以高电容量的硅(Silicon)作为负极材料M1,解决硅材料使用上的多个问题,更可增加电池容量40%至75%。有关材料现正测试,料最快于2021年使用该硅材料的锂离子电池会面世。

明报记者 林颖茵

现时只有先进的电池制造商于锂离子电池的负极使用硅材料,含量亦不过5%至6%,原因是硅在充电时体积会膨胀4倍,放电后会收缩,充放电过程中物料会被破坏;另外,有别于石墨(即碳材料),硅的导电效能不高,一般用于电池负极时需加入其他物质,该些化学物质会增加电阻令电池发热;因此,即使硅比起碳原子理论上可结合逾10倍数量的锂离子,能提高电容量逾10倍,但仍有很多问题需克服。

香港科技大学化学工程系博士毕业生、印度裔的Adam Haldar研究超过5年,研发出可用现行工业加工程序克服上述问题的硅材料。去年他与毕业于科大机械及航空航天工程学系的本科生、同为印度裔的Animesh Jha以硅的原子序号命名,在港创立初创公司「Volt14」,制成可用于锂离子电池负极的硅材料M1。

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电动车倘改用M1 重量可减180公斤

Jha表示,M1效能可大幅将电池负极的硅含量提高至60%,增加电池容量40%至75%。以Tesla Model S电动车为例,一辆车需逾7000粒锂碳电池推动;若使用M1,同样的电容量只需约4800粒电池,电动车重量可减轻180公斤,成本低30%。如以智能电话为例,如电容量不变,电池体积可缩小40%,电话内部有更多位置装设其他硬件如镜头、处理器等;而如体积不变,电容量则会多75%。

最快2021年投入市场

Jha说,整个电池制造程序毋须改动,故成本不会大涨,反而因电池效能提高,令电池占电子产品的成本降低。他们现与日本及内地多个电池制造商合作,做前期测试,料最快于2021年进入市场。该公司亦正研发第二代硅材料,其效能将比M1再高约20%,适用于要求更严格的重型电动汽车及机械。

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