广泛应用的锂离子电池遭遇性能瓶颈，理大的突破性技术有望克服这一障碍，同时降低成本，尤其适用于快速增长的电动汽车市场

在未来社会，电池的作用至关重要。在移动设备不可或缺的日常生活中，我们正逐步转向用可再生能源驱动，包括从个人数码产品到电动汽车等各类设备。由理大应用生物及化学科技学系软材料及器件讲座教授郑子剑带领的研究团队，正引领这场能源变革。他们正推动一项突破性材料技术的产业化，目标是降低目前广泛使用的锂离子电池成本，并提升其性能。

团队的研发工作恰逢其时。据国际管理咨询公司麦肯锡预测，到 2030 年，全球锂离子电池需求将激增近七倍。与此同时，整个电池产业链的收入预计将迎来爆发式增长，从 2022 年的 850 亿美元飙升至 2030 年的 4,000 亿美元以上，其中活性材料与电池制造将占据最大收入份额。

新能源与新材料的创新突破

传统锂离子电池采用薄铜箔或铝箔作为 “集流体”，在充放电过程中实现导电。降低集流体的重量和厚度，是缩小电池体积、提高电池能量密度的有效途径。然而，这一方法已达到金属的机械极限，不仅导致制造成本上升，还使电池更易损坏。

郑子剑教授领导的 “下一代动力储能电池复合集流体” 项目，研发出一种由碳纳米管制成的超薄、超轻、柔性且强韧的导电复合薄膜，替代金属材料。与金属材料相比，这种复合薄膜重量减轻 80% 至 85%、厚度减少 65% 至 80%，成本降低 40% 至 60%。同时，其导电和导热性能更优，化学与电化学稳定性更高，且能与多种电极材料兼容。借助这种复合集流体，电池的质量能量密度可提升 20% 至 25%，体积能量密度提高 9% 至 12%。
 

全球其他研究团队乃至部分企业也在开发类似的复合集流体技术。“不过，他们采用的是聚合物及聚合物薄膜，而我们使用的是碳纳米管，材料特性截然不同。我们的电池可适用于多种场景，且充电后续航里程更长，这一优势使其尤其适合电动汽车领域。” 郑子剑教授介绍道。

此外，这种复合集流体在储能领域还具备显著优势。“许多电池应用于城市环境，比如建筑物内部或公共空间。在像香港这样人口密集的城市，体积更小、重量更轻的电池是更经济、更高效的解决方案。” 他补充说。

“产学研1+计划” 签署仪式

即将走进生活的电动车新科技

该项目是理大首批获得 “产学研 1 + 计划” 资助的两个项目之一，该计划旨在释放香港本地高校科研成果转化与产业化的潜力。郑子剑教授解释：“在这一计划框架下，研究团队可获得至少 70% 的知识产权收益，相比其他国家通常低于 50% 的比例，这对科研人员创业具有极强的激励作用。”

 

这一政策为科研人员推动成果商品化提供了强大动力，有助于打通学术研究与实际应用之间的壁垒。郑子剑教授信心十足地表示，其团队可在两年内将实验室技术推进至试点测试阶段，并计划在 2027 年前后开始在内地市场实现量产。

 

目前，郑子剑教授已创办初创公司 MatraVolt Limited，专注于技术融资；同时，理大已于去年 11 月与内地高端智能电动汽车制造商上海蔚来汽车有限公司（简称蔚来汽车）签署合作备忘录。现阶段，蔚来汽车正与理大研究团队合作，开展电池新材料测试，并提供专业技术反馈。

他认为，新材料与新能源领域将催生全新的经济机遇，助力香港打造创新绿色科技枢纽，这与国家 “新质生产力” 发展方向高度契合。

“香港理工大学致力于推动高校科研成果与内地产业链、市场深度融合，为新能源技术发展贡献力量。” 他强调。

郑子剑教授
• 香港理工大学大亚湾技术创新研究院院长
• 智能可穿戴系统研究院副院长
• 材料与器件中心实验室副主任
• 应用生物及化学科技学系软材料及器件讲座教授  
 

理大与上海蔚来汽车签署合作备忘录，推进新电池的研发。