或過去七年，位于加利福尼亞州阿拉米達的一家創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)悄然開發(fā)了一種新型陽極材料，該材料有望顯著提升鋰離子電池的性能。

　　西拉納米技術(shù)從隱身模式上個月出現(xiàn)，與寶馬合作，把公司的硅基負極材料至少在一些德國汽車制造商的電動汽車由2023年寶馬發(fā)言人告訴了華爾街日報，該公司預(yù)計，該交易將導致到可以裝入給定體積電池的能量增加10到15%。Sila首席執(zhí)行官GeneBerdichevsky說，這些材料最終可能會產(chǎn)生多達40%的改善。

　　對于電動汽車來說，所謂能量密度的增加要么在單次充電時顯著延長可行駛里程，要么降低達到標準范圍所需的電池成本。對于消費電子產(chǎn)品來說，它可以減輕手機無法通過一天的困擾，或者可能使更大功率的相機或超高速5G網(wǎng)絡(luò)等耗電量更大的下一代功能成為可能。

　　研究人員花費了數(shù)十年時間來提高鋰離子電池的性能，但這些收益一次只能達到幾個百分點。那么SilaNanotechnologies如何實現(xiàn)如此巨大的飛躍?

　　在Tesla擔任第七名員工的Berdichevsky和喬治亞理工學院材料科學教授GlebYushin最近在接受MITTechnologyReview采訪時提供了對電池技術(shù)的更深入的解釋。

　　陽極是電池的負極，在這種情況下，當電池充電時，負極儲存鋰離子。工程師長期以來一直認為硅作為陽極材料具有巨大的潛力，原因很簡單：它可以與鋰離子的25倍以上的鋰離子結(jié)合，而鋰離子電池是目前用于鋰離子電池的主要材料。

　　但是這帶來了一個大問題。當硅容納許多鋰離子時，其體積膨脹，以便在充電過程中容易使材料破碎的方式對材料施加應(yīng)力。這種膨脹也會觸發(fā)電化學副反應(yīng)，從而降低電池性能。

　　在2010年，Yushin合著了一篇科學論文，該論文確定了一種生產(chǎn)剛性硅基納米顆粒的方法，該納米顆粒在內(nèi)部具有足夠的孔隙以適應(yīng)明顯的體積變化。他與Berdichevsky和另一位前特斯拉電池工程師AlexJacobs合作，第二年組建了Sila。

　　自那以來，該公司一直在努力實現(xiàn)這一基本概念的商業(yè)化，開發(fā)，生產(chǎn)和測試數(shù)以萬計的各種日益復雜的陽極納米顆粒。它找出了改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)以防止電池電解質(zhì)滲入顆粒的方法，并且它實現(xiàn)了幾十個能量密度的增量增加，最終比現(xiàn)有最佳技術(shù)提高了約20%。

　　最終，Sila創(chuàng)建了一個堅固的，微米尺寸的球形顆粒，其中有一個多孔的核心，它指引內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的大部分溶脹。顆粒的外部在充電過程中不會改變形狀或尺寸，從而確保正常的性能和循環(huán)壽命。

　　所得到的復合陽極粉末用作現(xiàn)有鋰離子電池制造商的嵌入式材料。

　　采用任何新的電池技術(shù)，至少需要五年的時間才能完成汽車行業(yè)的質(zhì)量和安全保證流程，因此與寶馬的2023年時間表相一致。但西拉與消費電子領(lǐng)域的合作正在加快進程，預(yù)計明年初可能會有產(chǎn)品在架上放置電池材料。

　　卡內(nèi)基梅隆公司的機械工程師VenkatViswanathan表示，Sila正在“取得長足進步”。但他提醒說，一種電池衡量標準的進步往往以犧牲其他人的利益為代價，比如安全性，充電時間或循環(huán)壽命等等。在實驗室中并不總是完美地轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)品。

　　包括Enovix和Enevate在內(nèi)的公司也在開發(fā)以硅為主的陽極材料。與此同時，其他企業(yè)正在尋求完全不同的路線來實現(xiàn)更高容量的存儲，特別是固態(tài)電池。這些材料使用玻璃，陶瓷或聚合物等材料來替代液體電解質(zhì)，這有助于在陰極和陽極之間攜帶鋰離子。

　　寶馬還與科羅拉多大學博爾德分校的SolidPower合作，該公司聲稱其依靠鋰金屬陽極的固態(tài)技術(shù)能夠比傳統(tǒng)鋰離子電池存儲兩到三倍的能量。與此同時，最近從戴森等公司籌集6500萬美元的離子材料公司已開發(fā)出一種固體聚合物電解質(zhì)，據(jù)稱其能夠提供更安全，更便宜的電池，可在室溫下運行，并且還可與鋰金屬一起使用。

　　一些電池專家認為，如果研究人員能夠克服一些大的剩余技術(shù)障礙，固態(tài)技術(shù)最終會在能量密度方面取得更大的收益。

　　但是Berdichevsky強調(diào)，Sila的材料現(xiàn)在已經(jīng)可以用于產(chǎn)品了，并且與固態(tài)鋰金屬電池不同，不需要電池制造商進行任何昂貴的設(shè)備升級。

　　隨著公司開發(fā)更多限制硅基顆粒體積變化的方法，Berdichevsky和Yushin相信他們將能夠進一步擴展能量密度，同時還可以改善充電時間和整個循環(huán)壽命。