電動(dòng)汽車制造商正在尋求替代鋰離子電池的方案，以滿足對功率、續(xù)航里程和安全性日益增長的需求。相比于鋰離子電池，磷酸鐵鋰(LFP)電池在續(xù)航和安全性方面表現(xiàn)更佳，且其商業(yè)化進(jìn)程正在逐步推進(jìn)。

Paraclete Energy 開發(fā)了一種硅陽極技術(shù)，其能量密度更高，成本低于市場上現(xiàn)有的 LFP 電池。根據(jù)一項(xiàng)研究，SILO 硅陽極可以將電池重量減半，并將電動(dòng)汽車的續(xù)航里程翻倍。

LFP 技術(shù)的能量密度和成本削減

硅陽極一直具有較高的理論能量密度，因此在電池陽極方面有很大的潛力。然而，除了傳統(tǒng)鋰陽極之外，硅陽極在商業(yè)化過程中面臨了一些挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)限制了其更廣泛的應(yīng)用。

硅陽極能夠?qū)崿F(xiàn)高性能，但壽命較短，因?yàn)殛枠O會迅速降解，導(dǎo)致電池短路和損壞。這種情況在其理論使用壽命之前就會發(fā)生。硅陽極在循環(huán)過程中通常會經(jīng)歷高達(dá) 400% 的體積膨脹，因此在長時(shí)間的循環(huán)過程中容易破損。

Paraclete Energy 在將硅陽極應(yīng)用于商業(yè)電池系統(tǒng)方面走在了前列。為了解決硅陽極通常存在的體積膨脹問題，Paraclete Energy 將硅包裹在聚合物基體中。聚合物材料本身具有柔韌性，這種柔韌性有助于防止陽極在循環(huán)過程中發(fā)生體積膨脹。

使用 SILO 硅陽極的電池，每千瓦時(shí)(kWh)的成本比傳統(tǒng)碳基陽極降低了 33%。這主要是由于陽極能量密度的提高，從而降低了每千瓦時(shí)的成本。聚合物基體內(nèi)部的硅顆粒包裹使得陽極能夠裝載更多活性硅顆粒，提高了能量密度并降低了成本。這種新型陽極技術(shù)的能量密度比石墨陽極高出 300%，比其他硅陽極高出超過 200%。

電動(dòng)汽車電池的續(xù)航和重量改進(jìn)

Paraclete Energy 發(fā)布了一項(xiàng)新研究，進(jìn)一步揭示了陽極在電動(dòng)汽車電池中的能力。

數(shù)據(jù)顯示，在標(biāo)準(zhǔn)的 80 kWh 電池組中使用 SILO 硅陽極，可以將電池組的單體數(shù)量從約 7,000 個(gè)減少到不到 2,000 個(gè)。這意味著電池組的重量減少了 73%，從 565 千克減至 150 千克——這對于電動(dòng)汽車來說是顯著的減重，因?yàn)楦p的重量可以提升性能。這種減重是在保持與原電動(dòng)汽車電池組相同的續(xù)航里程的情況下實(shí)現(xiàn)的。

憑借這些進(jìn)展，Paraclete Energy 開發(fā)了一款重量為 300 千克的電池組，使用了 SILO 硅陽極。該電池組的重量是經(jīng)過優(yōu)化和減重后電池組的兩倍，實(shí)現(xiàn)了雙倍的續(xù)航里程，且重量僅為原電池組的一小部分。該電池組提供了 160 kWh 的功率，使續(xù)航里程從 290 英里提升至超過 580 英里。這為制造更高續(xù)航里程的電動(dòng)汽車電池提供了新的途徑，超越了鋰離子電池的技術(shù)進(jìn)步。

硅陽極最終能否成為可行的商業(yè)選擇?

經(jīng)過多次挫折，硅陽極能否最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行性?這絕對是有可能的，因?yàn)?Paraclete Energy 并不是唯一一家開發(fā)先進(jìn)電動(dòng)汽車電池的公司。Sila Nanotechnologies 也在利用硅納米顆粒開發(fā)可商業(yè)化的硅陽極。梅賽德斯-奔馳為其電動(dòng) G-Class SUV 車型選擇了 Sila 電池。

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