什么是納米海綿硅電池

可充電鋰離子電池有兩個電極：一個帶正電，由鋰制成，另一個帶負(fù)電，通常由石墨組成。當(dāng)電子流過連接兩者的電線時，就會產(chǎn)生電力。而石墨的儲能容量決定了電池的性能，鋰離子電池的化學(xué)性質(zhì)限制了它們可以儲存多少能量。為了增加電池的能量容量，長期以來，科學(xué)家一直在尋找石墨的替代品，比如新材料硅，其儲能容量是石墨的 10 倍以上，帶有硅電極的鋰離子電池的使用壽命比帶有石墨電極的鋰離子電池長約 30%。

但也有明顯的問題存在，那就是硅在充電時會膨脹三倍，在材料內(nèi)部產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致其破裂。許多科學(xué)家試圖制造微小的納米級電池組件，認(rèn)為較小的尺寸可以為硅提供足夠的擴展空間，但早期的實驗并沒有產(chǎn)生可用于汽車市場的技術(shù)。2018年，荷蘭科技公司 RGS 最早推出了 E-magy 納米多孔硅，這是一種多孔海綿狀材料，為硅提供了膨脹、但不破裂所需的空間。

納米多孔硅材料設(shè)計用于在電池循環(huán)過程中吸收鋰離子，這要歸功于其內(nèi)部多孔性，類似于海綿吸水。這就解決了充電循環(huán)過程中的膨脹，這種特殊的硅可用于鋰離子電池的陽極，以提高其容量。相比普通硅，納米海綿硅的儲能容量較差，但也要比普通的石墨更好，可以將鋰離子電池陽極的容量增加50%額外容量。

目前尚不清楚廣汽的納米海綿硅電池是自主研發(fā)，還是使用了第三方供應(yīng)商的硅顆粒。荷蘭RGS 的硅顆粒以粉末形式供應(yīng)，采用特殊工藝放大具有納米結(jié)構(gòu)形態(tài)的微米級硅顆粒，這種結(jié)構(gòu)避免了單獨使用微米或納米級海綿硅時遇到的安全問題，也是未來電池的發(fā)展方向。

為何長續(xù)航下，電耗也更高

可以看到，這種設(shè)計理論上最高可以增加50%的電池容量，單考慮到實際的技術(shù)利用，并不能達到這個數(shù)據(jù)，根據(jù)廣汽的數(shù)據(jù)，新電池可以減小20%的體積和14%的重量，也就是說，比如50kwh的石墨鋰電池，在不改變體積的情況下，改用納米海綿硅可以將容量增加到62kwh左右，如果要達到144kwh的容量，其實電池本身也需要非常大的體積，和115kwh的傳統(tǒng)石墨電池體積一樣。

因此整體來看，依舊是換大電池來增加續(xù)航，就像電機，一個不夠，放兩個增加功率，115kwh的電池幾乎就是普通車電池的兩倍，這樣就引出了文章開頭我們提出的疑問，為何電耗很高，其實就是大電池帶來的額外重量，整備空車質(zhì)量達到2.2噸，如果滿載直奔2.7噸，對于一臺緊湊SUV來說，這樣的重量自然會帶來過高的電耗，因此電動車也不能一味追求大電池。