新型硅鋰電池商業(yè)化在即
美國硅谷希拉(Sila)納米技術(shù)公司近日宣布，已籌集7000萬美元將其新型硅鋰電池技術(shù)從原型擴(kuò)展到商業(yè)規(guī)模。該公司稱，其擁有的技術(shù)可將鋰離子電池的容量提高40%。
鋰離子電池是現(xiàn)代生活的主力軍，為人們的智能手機(jī)和電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。但是智能手機(jī)的電力一般使用不到一整天后就會(huì)耗盡;電動(dòng)汽車則帶給人們“里程焦慮”，即使充滿電，人們也無法像汽油動(dòng)力車般放心出行。
通過優(yōu)化現(xiàn)有材料，老式鋰離子電池已能實(shí)現(xiàn)每年5%左右的性能提升。提高電池容量的最直接方法是增加在任一電極中存儲(chǔ)的鋰離子數(shù)量。到目前為止，電池壽命的大部分改進(jìn)都是通過陰極的鎳、錳和鈷的某些組合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這些金屬結(jié)合在一起時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)可更有效地儲(chǔ)存鋰離子，還使離子通過陰極移動(dòng)到陽極比其他材料更容易。但陽極基本上都是用同一材料——石墨制成。
許多公司目前正在嘗試使用硅來制造更高容量的陽極，理論上，其可存儲(chǔ)的鋰離子數(shù)量約為類似尺寸石墨陽極的25倍，但均因硅陽極在眾多鋰離子的壓力下破裂而失敗。希拉公司試圖通過將硅原子填充在相對空的納米粒子基質(zhì)內(nèi)來解決這個(gè)問題。當(dāng)硅陽極吸收鋰離子時(shí)，離子會(huì)填滿空隙而不是將硅原子擠開，從而確保結(jié)構(gòu)不會(huì)破裂。
希拉公司首席執(zhí)行官吉恩·貝迪奇夫斯基表示，經(jīng)過7年的發(fā)展，其硅陽極鋰電池技術(shù)已在無線耳機(jī)、智能手表和智能手機(jī)等小型電子設(shè)備中得到驗(yàn)證。包括三星和西門子在內(nèi)的投資者最新注入的資金將幫助希拉公司在硅谷建立一個(gè)能夠年產(chǎn)20兆瓦時(shí)電池容量的設(shè)施，足可為200萬部智能手機(jī)或1000萬塊智能手表提供動(dòng)力。
如果成功，希拉公司將轉(zhuǎn)而制造為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的大型電池。今年早些時(shí)候，該公司已與寶馬公司建立合作伙伴關(guān)系，寶馬公司表示愿意成為第一家使用硅鋰電池的汽車制造商。
電池最重要的一個(gè)指標(biāo)是能量密度，簡單來說，就是單位重量或單位體積所能儲(chǔ)存的能量。提升這一性能的關(guān)鍵，在于陽極和陰極材料。其實(shí)，硅在單位重量上儲(chǔ)存鋰離子的能力比目前主流的石墨要好得多，不過它太“敏感”，在充放電過程中容易破裂。若能解決這個(gè)問題，硅鋰電池大有可為，畢竟，光是能玩一天手機(jī)不用充電這點(diǎn)就能讓很多人瘋狂心動(dòng)。從能查到的資料來看，國內(nèi)外很多團(tuán)隊(duì)都在硅鋰電池方面發(fā)力，只是文中提到的希拉公司確實(shí)在營銷造勢和商業(yè)化上走在了前頭。(記者馮衛(wèi)東)
