在經過了近12年的發(fā)展后，一種全新的動力電池增程技術正在逐步走向量產。

近日，硅谷電池科技初創(chuàng)公司Sila Nanotechnologies對外宣布，該公司已經敲定了首批硅基陽極大規(guī)模制造的工藝流程。

Sila Nanotechnologies首席執(zhí)行官吉恩·伯迪切夫斯基表示，公司將新材料命名為“泰坦硅”，目前該材料正處于汽車制造商的后期認證階段，并將于明年年底在新工廠開始生產。

(資料圖片僅供參考)

伯迪切夫斯基稱，按照計劃，到2026年公司年產能將達到20萬套，基本可以滿足市場需求，到2028年產能將進一步提升至每年100萬套。

在加速生產的頭幾年內，“泰坦硅”將進行溢價銷售，用于高端電動汽車。

業(yè)內消息稱，奔馳即將于2025年初上市的電動SUV EQG將采用由寧德時代供應的硅基陽極電池，該電池能量密度將比業(yè)內同級水平高出20%至40%，采用由Sila Nanotechnologies提供的“泰坦硅”作為陽極材料。

作為奔馳經典越野車型G級的電動化版本，EQG是奔馳售價最高電動汽車之一，近期有消息稱EQG的原型車正在北極進行測試。

盡管寧德時代與Sila Nanotechnologies并未透露EQG測試車使用電池的硅濃度，但據(jù)公開信息顯示，這款新車的能量密度將達到800Wh/kg，幾乎兩倍于美國能源情報署2020年公布的同尺寸電池數(shù)據(jù)。

在輕量化成為電動汽車一大主流發(fā)展趨勢后，質量更輕、能量密度更高的硅基陽極電池成為了包括寧德時代、特斯拉、奔馳、保時捷、通用汽車等公司大力發(fā)展的新技術。

從上世紀80年代鋰電池發(fā)明以來，用石墨作為陽極材料的碳基電池一直是主流技術。作為鋰離子的儲存庫，在電池充電時離子會填滿陽極石墨層之間的空隙，當電池放電時，離子流向電池陰極。

雖然石墨作為陽極材料有著很好的效果，但其同樣有著較大的體積、重量與理化限制。為了加快充電速度、儲存更多能量，包括特斯拉與寧德時代在內的多家公司開始向電池陽極內添加少量輕質硅，目前主流高端電池的硅含量約為5%。

另一方面，石墨材料同樣有著自身的儲能極限。資料顯示，在經過數(shù)十年的技術發(fā)展后，傳統(tǒng)石墨比容量已經達到360至365mAh/g，接近理論比容量372mAh/g，進一步提升空間極為有限。

而硅基陽極材料的理論比容量高達4200Ah/g，是石墨的十余倍。這也意味著，如果動力電池想要實現(xiàn)300Wh/kg以上的能量密度目標，發(fā)展硅基陽極技術是重要選項之一。

硅基陽極電池同樣擁有需要解決的問題，在電池充電后，硅的體積會膨脹三倍。即使電池內含硅濃度較低，迅速的膨脹也會大幅降低電池性能。

目前業(yè)內主流的處理方式是將硅顆粒封裝在某種結構中來防止膨脹。

Sila Nanotechnologies采用的方案是用一種多孔結構外殼包裹硅顆粒，在不損害其外部結構的情況下對顆粒進行束縛。據(jù)該公司稱，在包裹后硅顆粒的膨脹率僅有6%。

在硅基陽極電池領域，國內動力電池生產巨頭寧德時代處于領先地位。

2019年3月，寧德時代發(fā)布消息稱，其研發(fā)團隊攻克硅碳陽極材料關鍵核心技術，開發(fā)出能量密度為304Wh/kg的電池樣品。去年6月發(fā)布的麒麟電池也采用了硅基陽極技術，續(xù)航能力大幅度提高，首發(fā)車型極氪009續(xù)航里程將超過1000公里。

今年3月，麒麟電池宣布正式量產，而極氪009也也預計將于第二季度交付。

此前特斯拉也曾多次公開表示希望開發(fā)自己的硅基陽極技術。2020年，特斯拉表示其正在為4680電池研發(fā)配套的硅基陽極，并為此收購了美國電池供應商SiILion，不過目前外界尚不清楚特斯拉研發(fā)的具體進展。

此外，鋰電池開發(fā)商Group14 Technologies也與保時捷達成了6.5億美元的供應協(xié)議，通用汽車則宣布與另一家電池公司OneD Battery Sciences合作。目前尚不清楚兩家主機廠誰會先在硅基陽極領域取得技術突破。

隨著技術成熟與原材料價格走低，硅基陽極電池有望在未來得到進一步普及。

據(jù)中金公司研報預測，2025年全球硅基陽極需求量有望達到20萬噸，其中消費電池滲透率有望達50%，對應約7萬噸硅基陽極需求，圓柱和方形動力電池中滲透率分別達到35%和20%，對應約13萬噸硅基陽極需求。

伯迪切夫斯基認為，一旦硅基陽極達到全面生產，其制造成本將大大低于石墨，硅基陽極將迅速成為行業(yè)標準，“一旦與石墨電極成本持平，硅陽極的采用將只受其生產速度的限制?！?/p>

根據(jù)他的預測，到2030年，全球三分之一的電動汽車將采用硅基陽極，而硅基陽極成為行業(yè)主流選擇則將在2035年實現(xiàn)。

（文章來源：界面新聞）

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