近期，有媒體報道，奔馳將從2025年開始在其推出的G-Class中采用一種新的高能量密度電池，該電池使用硅基陽極，能量密度比目前可用的同類電池高20-40%。

 

　　Part1:什么是硅基陽極？

 

　　顧名思義，就是硅為主的陽極材料。從技術角度來看，目前主要的陽極材料是石墨，石墨導電且穩定，非常適合在充電期間將鋰離子填充到電池的陽極中，因此長期被用作電池的陽極材料，也稱為石墨基陽極。

 

　　電化學原理中，在固定單位體積內，一定數量的鋰離子聚集在陽極的外表面，叫做理論比容量，理論比容量越高，電池的能量密度也就越高。但隨著動力電池的發展，石墨基陽級的利用率已經接近理論極限，陽極能量密度也接近瓶頸，為了提升理論比容量，市場上開發出了石墨烯電池、硅基陽極電池等。

 

　　有知情人士表示，應用了硅基陽極的電池包，理論能量密度提升至20%以上，可以大幅提升電動車的續航水平，但以目前的技術水平，硅陽極電池的能量密度可以提升10-15%，且商業化需要2年左右。

 

　　阻礙商業的化的原因有很多，例如硅遇到鋰時會膨脹，可能導致鋰電池正極開裂和粉化等。

 

　　好在目前，行業研究人員設計了一種新型納米結構來突破這種困難，他們將細小的硅顆粒聚集成直徑約為8微米的微球，形成相當于紅細胞大小的層狀多孔硅結構，這種結構就像海綿，內部有空間來吸收膨脹壓力。

 

　　研究表明，層狀多孔結構具有優異的電化學性能、機械強度和結構完整性，可用作高性能鋰離子電池的陽極，其可保持的電荷是典型石墨基陽極的兩倍，因此當與高能正極配對時，有望獲得高比能量密度。

 

　　這意味著，硅基陽極電池的應用離我們越來越近了。

 

　　Part2:德系品牌紛紛押注

 

　　NCM 811是陰級材料的一次巨大的商業創新，其商業化加速了中國新能源車產業的發展。

 

　　從市場來看，NCM811電池能量密度高，成本更低，搭載這種電池的純電車型質量更輕，續航更長，售價也更便宜。

 

　　在德系豪華品牌看來，硅基陽極電池是一次比肩NCM811商業化的偉大陽極材料創新。它的商業化應用能夠使得電動汽車能夠在維持與當前相同的續航里程情況下，減少電芯的使用數量，從而降低電池組的整體成本和尺寸。

 

　　2019年，作為領投方的梅賽德斯-奔馳宣布投資Sila Nano（一家硅基陽極電池研發公司），投資規模達到1.7億美元；而此前一年，寶馬與Sila Nano建立長期合作，共同為汽車市場開發Sila Nano的硅陽極材料。

 

　　奔馳與Sila Nano合作研發的Whoop Strap 4.0電池，將首搭在奔馳EQG車型上亮相。

 

　　據了解，奔馳計劃其量產版車型將在2024年開始生產，并于2025年推向市場。

 

 

　　除此之外，寶馬發言人也曾透露，寶馬計劃在2023年將Sila Nano生產的電池集成于車輛，以將車輛電池容量提升10%至15%。“我們專注于提供具有成本效益且能夠兌現電動汽車承諾的材料，努力確保更長的續航里程、縮短充電時間。”Sila Nano首席執行官Gene Berdichevsky曾表示。

 

　　研發公司Sila Nano方面稱，如果用采用硅基材料作為電池陽極，代替現有的石墨陽極，電池的效能將提升20%，進一步優化可以將效能提升40%，可以讓電池更輕、更安全，同時能量密度更高。“在電池效能提升的同時，我們的陽極產品不會讓制造工藝更加復雜，硅基材料陽極將直接代替石墨，電池工廠不需要更改制造工藝和制造設備。”Sila Nano表示。

 

 

　　從電池的制造規模來看，中國電池公司的規模在世界范圍都遙遙領先，為此奔馳此前曾透露說，將會由寧德時代提供新型高密度電池，但從未傳出寧德時代自研硅基陽極電池，為此羊咩咩猜測，此后Sila Nano等研發公司有望以2級供應商的身份，為寧德時代等提供新型陽極材料，然后由寧德時代制造出電芯給車企。

 

　　在國外，類似的電池公司也在積極嘗試自研自產，Sila Nano在今年5月初表示，將投資數億美元在美國華盛頓州投建一家新工廠，并計劃于2024年投產，初期產能可滿足10萬輛電動車的電池供應，遠期目標則達到100萬輛，可見商業化進展十分順利。

 

　　受到汽車制造商青睞的，還有動力電池領域另一家初創企業Group14。

 

　　今年5月，作為4億美元C輪融資的一部分，保時捷向Group14注入了1億美元。

 

　　未來，Group14將向保時捷子公司Cellforce提供電池材料產品，而后者則是保時捷與德國電池制造商Customcells于2021年成立的合資電池公司，該公司同樣旨在為高性能車輛開發和生產硅基陽極電池。

 

　　“硅陽極電池的能量密度要高10倍，我們將在2025年之后看到它出現在量產汽車中。”在保時捷電動車負責人奧特馬爾·比徹預計。

 

　　可見，硅基陽極電池已經成為德系車企進軍新能源方面的重要押注。

 

　　Part3：總結

 

　　羊咩咩查閱資料發現，中國市場對硅基陽極電池的報道并不多，各大電池廠商更加傾向于無辜電池、鈉離子電池、固態電池、石墨烯電池等技術的研發創新，從行業來看，目前，電動車尚處于發展初期，技術競爭，百花齊放，或將成為新常態。