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初企研矽材料鋰電池 容量增75% 新材料突破發展瓶頸 克服發熱低導電問題

【明報專訊】用上鋰離子電池的電子產品日新月異,對高電容量的電池需求愈來愈高,然而,以石墨為電池負極材料的電容量有限,成為鋰離子電池發展的瓶頸。本地初創公司Volt 14研發出以高電容量的矽(Silicon)作為負極材料M1,解決矽材料使用上的多個問題,更可增加電池容量40%至75%。有關材料現正測試,料最快於2021年使用該矽材料的鋰離子電池會面世。

明報記者 林穎茵

現時只有先進的電池製造商於鋰離子電池的負極使用矽材料,含量亦不過5%至6%,原因是矽在充電時體積會膨脹4倍,放電後會收縮,充放電過程中物料會被破壞;另外,有別於石墨(即碳材料),矽的導電效能不高,一般用於電池負極時需加入其他物質,該些化學物質會增加電阻令電池發熱;因此,即使矽比起碳原子理論上可結合逾10倍數量的鋰離子,能提高電容量逾10倍,但仍有很多問題需克服。

香港科技大學化學工程系博士畢業生、印度裔的Adam Haldar研究超過5年,研發出可用現行工業加工程序克服上述問題的矽材料。去年他與畢業於科大機械及航空航天工程學系的本科生、同為印度裔的Animesh Jha以矽的原子序號命名,在港創立初創公司「Volt14」,製成可用於鋰離子電池負極的矽材料M1。

電動車倘改用M1 重量可減180公斤

Jha表示,M1效能可大幅將電池負極的矽含量提高至60%,增加電池容量40%至75%。以Tesla Model S電動車為例,一輛車需逾7000粒鋰碳電池推動;若使用M1,同樣的電容量只需約4800粒電池,電動車重量可減輕180公斤,成本低30%。如以智能電話為例,如電容量不變,電池體積可縮小40%,電話內部有更多位置裝設其他硬件如鏡頭、處理器等;而如體積不變,電容量則會多75%。

最快2021年投入市場

Jha說,整個電池製造程序毋須改動,故成本不會大漲,反而因電池效能提高,令電池佔電子產品的成本降低。他們現與日本及內地多個電池製造商合作,做前期測試,料最快於2021年進入市場。該公司亦正研發第二代矽材料,其效能將比M1再高約20%,適用於要求更嚴格的重型電動汽車及機械。

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