
织锂新能源创办人胡希韬(右)、材料研发科学家何震(左)表示,图中的蓝线、红线、黑线,分别代表采用「110织构」锂箔、「100织构」锂箔以及「无织构」锂箔作为负极的锂电池。可见前者充放电400次之后,储电量也未有大幅减少,寿命远胜后两者。(杨柏贤??o?J??

图下方非常光滑和反光的,是「无织构」锂箔。而上方较为哑色和不太反光的则是「110织构」锂箔。(杨柏贤??o?J??
【明报专讯】固态电解质锂电池被视为明日之星,但由于它的负极材料改为锂金属,令「锂枝晶」现象缩短锂电池寿命的问题更加棘手,至今也未能完全解决。有本地初创企业就研究出一种低成本的处理方法,可以显著减慢「锂枝晶」形成,令充放电次数增加五成或以上。
明报记者 薛伟杰
织锂新能源有限公司(Li-Tex Company Limited)创办人兼首席执行官胡希韬博士、材料研发科学家何震博士指出,固态电解质锂电池的能量密度比液态电解质锂电池高得多,其实和电解质关系不太大(固态电解质的优点主要是比液态电解质安全得多),主要是因为它将负极材料由石墨转变为锂金属(通常以锂箔的形式出现)。
负极改用处理后锂箔
「锂枝晶」形成速度减慢
但在其放电和充电循环中,锂离子在锂金属负极表面的剥离和重新沉积很不平均,容易形成「锂枝晶」(Lithium Dendrite)(即是树枝状的金属锂),大大限制了固态电解质锂电池的寿命(充放电次数),甚至有可能会引致短路。这个问题至今也未能完全解决。而锂离子在锂金属负极表面的剥离和重新沉积之所以会不平均,其实是因为锂金属负极表面的「锂晶粒」(「锂晶粒」由多个锂原子堆积构成)的自然排列方式十分混乱,「110织构」、「100织构」、「111织构」等多种排列方式都有。胡希韬在攻读博士课程以及当博士后研究员合共6年间研发出来的处理技术,就是要令整片锂箔(包括表面)的「锂晶粒」滑移和旋转,变成排列方式全部一致,从而令锂金属负极表面的锂离子的剥离和重新沉积比较平均,显著减慢「锂枝晶」现象的形成。胡希韬表示,公司的处理技术,可以令整片锂箔的「锂晶粒」的排列方式全部变成「110织构」、「100织构」或者「111织构」中的任何一种。但根据测试,以全部变成「110织构」减慢「锂枝晶」形成的效果最好,相对于使用普通未经任何处理的锂箔(该公司称之为「无织构」锂箔),可以令固态电解质锂电池的寿命延长约五成或以上。例如,若使用普通「无织构」锂箔作为负极材料,固态电解质锂电池可以充放电220次的话;那么改用经过该公司处理、变成「110织构」的锂箔作为负极材料,就可以令充放电次数增加到大约350次。相对于处理锂箔的成本,这应该十分划算。
电池寿命延长五成或以上
胡希韬又透露,要令整片锂箔的「锂晶粒」的排列方式统一,可以使用好几种性质截然不同的技术方案。但该公司选择了金属冶炼行业处理铜、铝和「单晶硅」常用的「压延法」,因为它已有超过100年历史,成熟度高,设备和处理成本又较低。简单来说,这就好像同时对锂箔施加剪切力(Shear)和压力。
获49届日内瓦国际发明展金奖
他承认,以这种技术处理锂箔有限制,锂箔的厚度只限在100微米以下。但对于固态电解质锂电池来说,这个限制可以忽略不提,因为其负极使用的锂箔是愈薄愈好,现时绝大部分的厚度都在50微米以内。
由于最初几年埋首研究,胡希韬要到2023年11月10日才正式成立公司。在2024年4月份的「第49届日内瓦国际发明展」中,公司的方案即获颁一个金奖。今年公司又进入「中国国际大学生创新大赛2025」的全国总决赛,取得一个金奖,兼且认识了一些潜在投资者。
不过,织锂新能源成立以来,暂时最大的外部投资者仍然是「创科香港基金会」(Hong Kong X Foundation),在比较早期以200万元入股。现时,公司在美国、内地和香港,都已取得1项专利。另外还有两项专利正在申请中,预料今年庾x??机会获批。