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硅负极高能量密度电池商用 打破锂电局限?

导读: 硅负极的能量密度是石墨碳负极的10倍,目前通过硅负极材料的引入来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一,日韩等大电芯厂商都在做硅负极电池的商业化,中国一些电池厂商也在跟踪。

  硅负极的能量密度是石墨碳负极的10倍,目前通过硅负极材料的引入来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一,日韩等大电芯厂商都在做硅负极电池的商业化,中国一些电池厂商也在跟踪,但是至目前为止还没有看到量产的产品。虽然都知道采用硅负极材料,但是各家的实现方式不一样,这就是各自的know how了。

  这里,有一家神秘美国Amprius Inc(安普瑞斯公司)已开始在中国市场提供硅负极材料的高能量密度电池,去年底开始供货给深圳的一家手机公司,目前出货已近十万,这应该算是硅负极高能量密度电池的首个商用案例。

  硅负极高能量密度电池商用 打破锂电局限?

  这家新兴的公司虽然成立才五年(09年成立),但是它的背景却十分强大:前谷歌董事长施密特参与了首轮投资,而技术的主要发明人则是美国斯坦福大学材料科学和工程系终身教授崔屹博士,在斯坦福大学还有一个“崔屹实验室”。

  崔屹毕业于中国科学技术大学,美国哈佛大学博士。目前安普瑞斯公司已获得多个知名投资机构的青睐,除了谷歌董事长施密特外,包括美国Trident资本、美国VPCP资本、美国KPCB资本等都已是他们的投资人,而美国前能源部长诺贝尔物理奖获得者朱棣文博士也是它的董事之一。

  安普瑞斯到底有什么“know how”,让它成为硅负极高能量密度电池的首个商用公司,让这么多大腕争相参投?它能带来的能量密度到底有多少提升呢?

  硅负极高能量密度电池商用 打破锂电局限?

  “核-壳”结构突破量产障碍,能量密度提升40%

  “硅负极材料目前面临的最大挑战是控制硅膨胀,业界想了很多办法来克服硅膨胀。而崔屹博士发明了核 – 壳硅纳米线结构,成功克服了控制硅膨胀。”安普瑞斯员工何向阳介绍,“形象的比喻就是做成鸡蛋的形状,在硅的外面包一层碳的“蛋清”,从而控制了膨胀。”(如下图一)。

  硅负极高能量密度电池商用 打破锂电局限?

  图中第一个图的架构是第一代产品,目前已经上市,能量密度可以做到650WH/L,比目前市场上普通的电池能量密度高出约20%左右。第二个图是马上要量产的第二代产品结构,比第一代产品的能量密度能再提升10%-20%。但是,严格上来说,这两种结构还不是纯硅负极,而是硅碳混合负极。

  “我们目前在研发的第三代产品才是纯硅负极材料,它需要用全新的电芯生产线来生产,设备都需要我们自己研发,它会采用半导体晶园生长的方式来实现硅我负极材料的生成,这个能量密度将可达到 900WH/L,预计明年可以进行小批量试产。”他解释。“以目前的石墨碳负极电池的能量密度,达到600WH/L差不多已到极限,而采用硅负级能迅速让电池能量密度提升。”何向阳解释。(如下图二)

  硅负极高能量密度电池商用 打破锂电局限?

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