城大開創新一代鋰電池正極材料 擬未來3年建年產量千噸生產線

撰文:凌雯靜
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香港城市大學的科研團隊早前獲「產學研1+計劃」撥款資助,以解決鋰離子電池的「富鋰正極材料」長期以來受電壓衰減的影響,有助推出一系列新型電極材料,為鋰離子電池帶來更高能量密度、更長壽命和降低成本。

「富鋰層狀氧化物」(LLOs)被認為是鋰離子電池的「終極正極材料」。(城大提供圖片)

隨着全球市場對電能需求不斷增加,預計到2030年鋰電池市場的規模將達至1,500
億美元,當中涉及電極材料部分的產業將佔超過600億美元。

在不同的電池正極材料中,「富鋰層狀氧化物」(LLOs)因其高容量、高運作電壓,以及因原材料資源豐富而帶來的成本優勢,被廣泛認為是鋰離子電池的「終極正極材料」,並能顯著地提升鋰離子電池的運作效能。

不過,雖然富鋰層狀氧化物具有理論上的優勢,但它在電壓衰減、電容量衰減方面所面臨的挑戰,長期以來都對其商業化進程帶來阻礙。為解決這個困難,研究團隊通過將額外的過渡金屬融入正極材料,從而增強其蜂窩結構的穩定性,抑制氧氣釋放、陽離子遷移和結構降解等情況,有效地解決電壓衰減的核心問題。團隊方案為富鋰層狀氧化物帶來更高性能,亦為其商業化進程提供更堅實的基礎。此外,團隊運用先進的「表面工程技術」來處理因材料表面降解、過渡金屬離子溶解、結構崩塌、電解腐蝕等引致的電容量衰減。

城大物理學系劉奇教授(中)領導的「開創下一代鋰離子電池的先進正極材料」項目, 獲「產學研1+計劃」撥款資助。(城大提供圖片)

由城大物理學系劉奇教授領導的團隊將通過計劃的撥款,於未來三年提升及完善下一代電極材料的生產線,藉以加速科研成果的商業化和增加產業應用。團隊早前已成立「速方新能源科技有限公司」,並搭建了一條年產量為百噸級的生產線,致力於高性能富鋰錳基正極材料的開發與產業化發展。團隊期望在「產學研1+計劃」的支持下,可於未來三年於東南亞或韓國等地,建立一條年產量為1,000噸的生產線,並預計可創造約100個與研究、製造和工程相關的創新就業機會。

劉奇表示,研究團隊成功使正極材料—富鋰層狀氧化物,發揮真正的商業潛力。此項技術不但以更低成本提供更高的能量密度,更為電動汽車市場及能源儲存應用開闢更多可能,有助香港在全球高新科技市場佔據領先地位