锂电负极材料新技术（硅碳负极新发现）

锂电负极材料新技术（硅碳负极新发现）3、温度一般来讲，充满燃油车只需要几分钟的时间。而电动车需要半小时到48小时，这取决于使用的充电器类型。由于充电时间过长，给人们打来不佳的体验。1、续航里程一般燃油车在充满油的情况下，可以行驶400-800公里。而现在较好的特斯拉Model S大约是650公里。一般的都在300-450公里。2、充电时间

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导读：汽车由燃油向电动的转变是大势所趋，欧洲各国都已经制定了完全停止销售燃油车的时间表。例如：奥地利，，卢森堡和芬兰计划2040年，葡萄牙和意大利是2035年，而瑞典，德国和英国是2030年。其他国家和地区也相似，乌拉圭，巴拉圭和我国台湾地区的时间表是2040年，我国内地和香港地区是2035年。

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图1：电动车的问题造成人们的焦虑

尽管，电动车取代燃油车不可逆转，但是当前的电动车也存在很多问题。体现在

1、续航里程

一般燃油车在充满油的情况下，可以行驶400-800公里。而现在较好的特斯拉Model S大约是650公里。一般的都在300-450公里。

2、充电时间

一般来讲，充满燃油车只需要几分钟的时间。而电动车需要半小时到48小时，这取决于使用的充电器类型。由于充电时间过长，给人们打来不佳的体验。

3、温度

燃油车对温度的影响变化不大。而电动车在这方面却非常敏感。太冷和太热都会造成问题。在高温条件下，电池组会加速老化，体现在电池组的循环性能会下降。在低温条件下，电池电量明显减少，影响车辆的续航里程。

图2：硅纳米线制造的负极

为了解决这些问题，许多动力电池制造商都在负极中探索使用一些硅材料。硅材料的理论能量密度是常用锂离子电池石墨负极的近12倍，掺杂使用，可以提高能量密度，解决续航里程问题。并且锂离子入嵌所需的能量比在石墨电极中小，充电时间变快，硅对环境的要求也更宽，从而解决温度问题。

但是，在负极中添加硅也会带来一些问题。硅在充电时，会比原来的体积膨胀大三倍，这会导致硅颗粒破裂，损害界面，影响导电性等。

最近，美国一家总部位于于加利福尼亚的初创公司一迪电池科学（ OneD Battery Sciences） 生产了硅纳米线，可以直接熔合到电池负极中的石墨颗粒上。

为什么硅纳米线比现在的硅碳负极中的纳米颗粒要好？

一迪电池科学公司首席执行官文森•特普鲁维尼奇 （Vincent Pluvinage） 表示，由于制造成本太高，并且与更 动力电池供应链缺乏兼容性，硅纳米颗粒已被证明是有限的和不能全面解决问题的。

图3：硅纳米颗粒和纳米线的区别。（来源：一迪电池科学公司）

一迪电池科学公司开发了一个特殊制造平台Sinanode，这个平台可以轻松地和现有制造线相融合，在硅烷和氮气的帮助下将硅纳米线连接到负极上。和硅纳米颗粒相比，这麽做有几个好处：

1：在充放电电循环中，硅纳米线保持顺滑并且不会破裂。

2：通过Sinanode平台制造的负极，每个石墨颗粒都会有数十万根硅纳米线，硅使负极的能量密度增加了三倍。

3：更加环保和实现碳减排。因为硅取代一部分石墨，所以在制造时，降低二氧化碳排放量。

“康桥电池能源CamCellLab”认为，硅碳电极受到汽车制造商如特斯拉收购电池初创公司 SilLion和沃尔沃最近投资以色列存储点公司，都说明用硅取代石墨的技术路线是可行的。但是技术上可行，在成本上无法降低，最终还是被市场所抛弃。

而一迪电池科学公司的闪光点是他和现有产业链的兼容匹配，并且制造技术和现有负极厂家使用的石墨类型和大小无关。而这确保了现有的电动汽车工厂可以从他们已经合格的领先供应商那里受益于硅纳米线增强石墨，并且可以使用已经优化的负极电极涂层技术和浆料制备。