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高能量密度锂硫电池将于2024年用于电动汽车行业的热度还没消散，新的重磅消息又来了。 世界首批超高能量密度的硅锂离子电池已经问世并开始商用。 经过测试，它的续航能力比特斯拉4680电池的高约一倍，电动汽车续航即将突破1500公里。 自电池问世以来，人们一直在不断推动改进电池技术。电池的发展经历了早期的铅酸到镍镉再到现在的锂离子，锂离子电池的推出代表了电池发展的重大突破。 今天的锂离子电池电极材料主要由碳和石墨制成，与其他类型的电池不同，负极由石墨制成的锂离子电池在高能量密度、循环寿命和可用性方面已经趋近极限，近年来发展趋于平稳。 尽管新型高能量电池研发困难重重，但是挑战并没有阻止科学家和电池制造商寻找并创造下一个“改变游戏规则”的电池的方法。 为了提高电池的性能和容量，研发人员做了很多工作，包括使用不同的材料，探索不同的金属，尝试各种电池组装方式等等。
由于具有令人难以置信的储能潜力，硅成为了石墨的最佳替代品。 与传统石墨电极相比，硅可以存储多达 10 倍的锂，因此，硅负极可将电池容量提高 10 倍，不仅如此，还能提高电池的充电速度，因而极具吸引力。 但是，当硅充满锂时，它会急剧膨胀，这可能会导致它破裂并停止工作。 早在2007年的时候，斯坦福大学的科学家们发现了解决硅负极膨胀问题的方法，那就是使用纳米线，硅纳米线显示出耐受膨胀和抗开裂。 受困于其他技术条件的发展，硅负极从实验室研发到商用花了15年时间，这15年时间，科学家和电池制造商的研发人员竞相在不断地完善这种技术。 赛道越来越拥挤，谁先到达终点，必将全球瞩目！ Amprius作为高能和高容量锂离子电池的领先制造商，率先攻克了技术难关，找到了在纳米线中使用硅的解决方案，并 于 2016 年开始研发将其专利硅纳米线平台商业化。 经过6年的商业化研发后，终于在今年发布了第一款商用的100% 硅负极锂离子电池，其能量密度超过了航空工业电气化所需的普遍接受的 400Wh/kg，达到了450Wh/kg。
他们用100% 硅纳米线负极直接替代石墨负极，其余的电池组件和制造方法与目前市场上用的锂离子电池一样。 硅纳米线直接植根于负极的基板中，纳米线容忍体积膨胀，具有适应膨胀的微观和宏观孔隙率，能改善固体电解质界面和循环寿命，并且负极厚度减至石墨电极厚度的一半。 而硅是能量密度最好的材料，使用100%硅意味着可以提供最高能量密度的锂离子电池。 硅纳米线无需粘合剂直接连接到基板，这意味着没有任何东西可以阻止电流的流动，因此，具有高导电性和连接线，可实现最高的能量与功率比。 此外，他们还在这种新型的硅锂离子电池中添加了自己研发的氟化电解质材料。除了超高的能量密度，他们还声称该100% 硅纳米线锂电池具有出色的循环寿命，但是并没有公布具体的循环数值。 说了这么多，来看看最关心的电池续航能力。他们用这款硅锂离子电池与石墨负极锂离子电池进行了对比，在包括空中飞行器，可穿戴智能手表以及电动汽车的续航能力上进行了模拟测试。
测试结果显示硅锂离子电池的续航能力比石墨负极锂离子电池的高了约一倍以上，其中在电动汽车上的测试是在特斯拉的车型上进行的模拟，对比的是特斯拉最新的4680电池。 4680电池用于全新的Model Y车型，根据国内CLTC标准工况，续航里程超过750公里。因此，大致预估，搭载硅锂离子电池的电动汽车续航能力将有望突破1500公里。 然而，首批量产的硅锂离子电池被运送至了航空领域，他们没有披露何时将用于电动汽车行业。 前几天写的高能量密度（500Wh/kg）锂硫电池，首批量产的电池也是首先用于航空领域。无论是硫还是硅，尽管材料比较廉价，但是目前的技术成本还比较高，这可能是目前暂时无法用于电动汽车行业的原因之一。 但是不管如何，这些技术的成功应用为电池领域打开了新的大门，随着技术的不断进步，电池的未来似乎一片光明。 未来可期。 本文为科技酷探原创，抄袭必究！ |
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