城大开创新一代锂电池正极材料 拟未来3年建年产量千吨生产线
香港城市大学的科研团队早前获“产学研1+计划”拨款资助,以解决锂离子电池的“富锂正极材料”长期以来受电压衰减的影响,有助推出一系列新型电极材料,为锂离子电池带来更高能量密度、更长寿命和降低成本。
随着全球市场对电能需求不断增加,预计到2030年锂电池市场的规模将达至1,500
亿美元,当中涉及电极材料部分的产业将占超过600亿美元。
在不同的电池正极材料中,“富锂层状氧化物”(LLOs)因其高容量、高运作电压,以及因原材料资源丰富而带来的成本优势,被广泛认为是锂离子电池的“终极正极材料”,并能显著地提升锂离子电池的运作效能。
不过,虽然富锂层状氧化物具有理论上的优势,但它在电压衰减、电容量衰减方面所面临的挑战,长期以来都对其商业化进程带来阻碍。为解决这个困难,研究团队通过将额外的过渡金属融入正极材料,从而增强其蜂窝结构的稳定性,抑制氧气释放、阳离子迁移和结构降解等情况,有效地解决电压衰减的核心问题。团队方案为富锂层状氧化物带来更高性能,亦为其商业化进程提供更坚实的基础。此外,团队运用先进的“表面工程技术”来处理因材料表面降解、过渡金属离子溶解、结构崩塌、电解腐蚀等引致的电容量衰减。
由城大物理学系刘奇教授领导的团队将通过计划的拨款,于未来三年提升及完善下一代电极材料的生产线,借以加速科研成果的商业化和增加产业应用。团队早前已成立“速方新能源科技有限公司”,并搭建了一条年产量为百吨级的生产线,致力于高性能富锂锰基正极材料的开发与产业化发展。团队期望在“产学研1+计划”的支持下,可于未来三年于东南亚或韩国等地,建立一条年产量为1,000吨的生产线,并预计可创造约100个与研究、制造和工程相关的创新就业机会。
刘奇表示,研究团队成功使正极材料—富锂层状氧化物,发挥真正的商业潜力。此项技术不但以更低成本提供更高的能量密度,更为电动汽车市场及能源储存应用开辟更多可能,有助香港在全球高新科技市场占据领先地位