硅阳极电池技术有望实现更便宜的电动汽车和电动飞机

近年来，锂离子电池的性能已经达到了一个高度，但技术上的突破有望很快实现。用硅代替目前常用于电池阳极中的石墨已被证明可以显著提高能量密度并加速充电速度。致力于该技术的公司之一致力于该技术的公司之一Amprius Technologies的首席执行官孙康表示，“硅阳极的能量密度比石墨高10倍。” 该公司首席运营官乔恩·伯恩斯坦补充道：“我们已经证明，在6分钟内可将其充至80%。” Amprius与美国陆军、AeroVironment及其早期迭代合作，并在扩展到汽车生产。

另一个初创公司Sila Nanotechnologies是由一群前特斯拉电池工程师创办，也在研究硅阳极技术。自2021年以来，该公司一直在市场上销售其Titan硅产品，用于WHOOP健身追踪器，并计划扩展到汽车生产领域。首席执行官兼联合创始人Gene Berdichevsky说：“我们第一个汽车客户将是奔驰。他们宣布与我们达成供应协议，并让我们进入他们标志性G旅行车的电动汽车。”保时捷也计划在其车辆中使用硅阳极技术，并投资了总部位于华盛顿州的Group14 Technologies。

硅阳极电池技术是一种新型的锂离子电池技术，其特点是采用硅作为阳极材料，相较于传统的石墨材料具有更高的理论比容量和更高的能量密度。具体来说，硅的理论比容量是4200毫安时/克，而石墨的理论比容量只有372毫安时/克，因此使用硅作为阳极材料可以显著提高电池的储能密度。

然而，硅阳极电池技术也存在一些挑战。由于硅具有较大的体积膨胀和收缩量，当硅离子在充放电过程中嵌入和脱出硅材料时，会导致硅材料的体积发生变化，容易引起电池损坏或衰减。因此，开发高性能的硅阳极电池技术需要克服这些挑战。

为了解决这些问题，研究人员提出了一些解决方案，包括使用多孔硅材料、纳米硅材料和硅复合材料等。这些技术可以缓解硅材料的体积膨胀和收缩，从而提高硅阳极电池的性能和可靠性。