初創嶄新技術延鋰電池壽命 充放電千次後 儲電量仍有83%

[2022.10.24] 發表
香港超碳納米科技有限公司共同創辦人黃超手持的,就是該公司在實驗室試產的嶄新納米碳管導電添加劑(圖左)和鈕型鋰電池(圖右)。後者經過1000次完全充放電之後,儲電量仍有最初的83%。

【明報專訊】隨蚞Y電池的應用和需求愈來愈大,鋰金屬的消耗量每年都大升。由去年初至今,鋰金屬的價格已上升數倍。要解決鋰金屬缺口問題,除了增產,另一個方法就是延長鋰電池的壽命。有初創公司就研發出一種嶄新的導電添加劑,可以顯著延長鋰電池的壽命,成本又比市場現有的導電添加劑低得多。在鋰金屬需求和價格急升、未來極可能出現巨大缺口的情形下,這套技術的意義非同凡響。

明報記者 薛偉傑

攝影 李紹昌

香港超碳納米科技有限公司共同創辦人黃超、阮慶東、秦萍表示,他們2018年在城市大學讀書時,開始研究以納米碳管作為鋰電池的導電添加劑。所謂「納米碳管」,是將一片石墨烯捲起來。至於石墨烯,則是單層二維蜂窩狀晶格結構的石墨薄片,每片只有一個碳原子那麼薄。

創辦人讀書時開始研納米碳管

現時市場上的鋰電池,其實普遍都已加入某些導電添加劑,藉以提升導電性和充放電穩定性,防止電極材料的活性物質脫落,從而延長壽命。

常用的導電添加劑包括:乙炔黑(Acetylene Black)、Super P、科琴黑(Ketjenblack)、氣相生長碳纖維(VGCF)、納米碳管等。但他們發現,這些導電添加劑的表現都不夠理想。

據他們測試,某款加入了Super P和Ketjenblack的鋰電池,在1000次完全充放電後,其儲電量會大跌至最初的38%。另一款加入納米碳管的鋰電池,在1000次完全充放電之後,其儲電量亦下跌至最初的51%。

他們研究出一種嶄新的導電添加劑,也是以納米碳管為基礎,但改用全新的生產方法。據他們測試,將這種嶄新導電添加劑加入鋰電池內,在1000次完全充放電後,其儲電量仍達最初的83%。

他們估計,就算在1500次或2000次完全充放電後,其儲電量仍維持在可接受水平。只不過,因為這種測試很耗時,訪問當日還未達到這麼多的充放電次數。

每克材料成本料低於2元人民幣

至於這種嶄新導電添加劑的生產技術,並不複雜,用電也不多。該公司借用城大實驗室試產,純度也超過99.5%。若只計算材料成本,每克還不到2元人民幣,只是傳統的納米碳管導電添加劑的一個零頭。

據悉,傳統方式是以多種高純度的金屬氧化物和金屬氫氧化物作為催化劑,令甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)等氣體發生化學反應,來生產出納米碳管,這種做法成本很高。

該公司的方案使用一種全新催化劑,令苯(C6H6)等有機液體產生化學反應,生產出納米碳管。由於這種催化劑不用高純度,其成本會低很多。至於後期的納米碳管提純工作,則新舊方案都相差無幾。

今年1月份,這種製造納米碳管的新方法已取得一項美國專利,由城大持有。三人成立公司後,已獲得城大授權使用有關專利。該公司現正計劃在內地自行設廠,生產這種嶄新的納米碳管導電添加劑。他們透露,生產過程毋須很大地方,亦可以設計得相當自動化。若能籌集到數百萬元資金和租到廠廈單位,最快半年後就能夠量產。

獲城大投資100萬

三人相信,這種嶄新導電添加劑一旦量產後,將有很大需求。例如,更換電動汽車的鋰電池非常昂貴,動輒要數萬元。若在鋰電池加入了這種便宜的導電添加劑來延長其壽命,既可減低車主的負擔,亦有助紓緩鋰金屬的供不應求和價格急升問題。

現時,城大已同意向該公司投資100萬元。另外,香港和內地亦有一些投資者正在與該公司商討入股事宜。

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