由 jpichiban Tue, 05 Nov 2024 09:08:53 GMT
2024年10月15日，在法国巴黎的展览中心举办的“巴黎国际汽车展”上，一款用于电动汽车的Wallbox充电桩亮相。
硅负极似乎正在引领下一代电动汽车电池技术的商业化竞赛。近几个月来，围绕硅基负极的讨论日益热烈，这种负极有望提升电动车的动力和充电速度，而与此同时，固态电池的热度似乎有所减退。
随着电动汽车销量的持续增长，全球电池需求不断攀升，促使汽车巨头与主要电池制造商联手，共同迈向全面电动化。尽管一些原始设备制造商（OEM）已与固态电池开发商达成合作，但如奔驰、保时捷和通用汽车等车企，均将硅负极视为推动电动汽车技术革新的关键。
咨询公司IDTechEx最近的一份报告称，先进硅负极材料在提升电池性能关键领域的潜力“巨大”，并指出这一潜力并未被汽车制造商和电池行业的主要参与者忽视。然而，报告也警告，要实现广泛应用，必须解决循环寿命、存储寿命以及可能最为重要的成本等挑战。
美国政府阿贡国家实验室的能源存储科学合作中心主任Venkat Srinivasan表示，硅负极似乎在竞争中领先于固态电池。Srinivasan通过视频会议告诉CNBC：“如果这是一场赛马，硅至少在目前似乎领先，但我们尚未实现任何一种的商业化。”
Srinivasan指出，五年前硅负极电池的日历寿命约为一年，但最新数据显示，这些材料的耐用性有了显著提升，某些测试甚至预测其日历寿命可达三至四年。与衡量充放电次数的循环寿命不同，日历寿命衡量的是随时间推移的退化情况。通常，电池的日历寿命是指其能以初始容量80%以上运行的时期，无论使用频率如何。
Srinivasan表示，尽管固态电池长期以来被誉为可持续驾驶的“圣杯”，但在与硅负极近期取得的进展相媲美之前，仍有很长的路要走。他说：“固态电池的这一转变仍需实现，尤其是其金属电池部分，这就是为什么你会听到有人说，嘿，那个承诺似乎并未兑现。”他补充道：“这并不意味着我们不会达到那个目标，可能几年后就会实现，只是现在感觉硅处于技术成熟度的不同阶段。”
分析师认为，理论上硅负极提供的能量密度是当前常用石墨负极的十倍。然而，这些材料在使用大量硅时通常会迅速退化。Benchmark Mineral Intelligence的高级研究分析师Rory McNulty通过电子邮件告诉CNBC：“硅负极和固态电池是电动汽车电池市场中的两种新兴技术趋势，旨在推动高性能电池单元的边界。”
在韩国始兴市的大州电子材料公司研发中心，一名研究人员正在检查电磁脱铁机。硅负极与固态电池的对决，正成为电动汽车电池技术进步的关键战场。 麦克纳尔蒂表示，更好的电池性能可能会以寿命或安全性为代价。例如，硅负极在充电过程中会显著膨胀，从而缩短电池寿命。相比之下，麦克纳尔蒂称，固态电池据称能大幅提升电解质对高性能电极材料的稳定性，应对使用高能量密度材料如硅和锂带来的挑战。顾名思义，固态电池含有固态电解质，由陶瓷等材料制成，与含有液态电解质的传统锂离子电池不同。
特别是在西方，硅负极领域的进展被视为追赶中国的战略机遇。日本丰田和日产均表示，计划在未来几年内将固态电池投入大规模生产，而中国上汽集团据报道在9月初表示，其MG品牌将在未来12个月内为汽车配备固态电池。然而，分析师对固态电池何时能真正上市仍持怀疑态度。
战略机遇？咨询公司Fastmarkets的电池原材料分析师格奥尔基·格奥尔基耶夫通过电子邮件告诉CNBC，硅基负极有望成为下一代负极技术，提供更快速充电的解决方案。格奥尔基耶夫表示，多家行业参与者一直在探索硅负极的潜力，从中国和韩国的成熟负极供应商到台湾的ProLogium和美国制造商Group14及Sila Nanotechnologies等新玩家。
格奥尔基耶夫称：“特别是在西方，硅负极领域的进展被视为追赶中国的战略机遇，中国主导着石墨基负极供应链，中国负极生产商占据了全球电池负极市场98%的份额。”他补充道：“然而，要实现100%硅负极存在重大技术挑战，如硅膨胀影响电池寿命，目前有多种生产硅负极的途径。”
台湾电池制造商ProLogium在上月的巴黎车展上首次展示了全球首款全硅负极电池，称其新型快速充电电池系统不仅在性能和充电效率上超越了传统锂离子电池，还解决了“关键行业挑战”。ProLogium引用测试数据称，其100%硅负极电池可在5分钟内从5%充至60%，8.5分钟内达到80%。该公司将这一进展描述为“竞争激烈的电动汽车市场中无与伦比的成就”，这将有助于缩短充电时间并延长电动汽车的续航里程。
Fastmarkets的格奥尔基耶夫表示，硅负极商业化的一个重大疑问是生产成本，以及是否有任何主要硅负极生产商“能够以一致的质量和有竞争力的价格大规模生产材料——这是原始设备制造商的主要要求”。他补充道：“目前阶段，硅负极更多作为石墨基负极的添加剂使用，未来几年我们预计会看到硅在负极中的比例增加，但仍与石墨结合，而100%硅负极进入大众市场还需要更长时间。”
原文链接：https://www.cnbc.com/2024/11/05/silicon-anodes-are-ahead-of-solid-state-batteries-in-race-to-power-evs.html