電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
基恩伯迪切夫斯基，作為特斯拉的第7號員工，他領導的團隊為特斯拉的第一款汽車Roadster設計了鋰電池包，這款汽車讓全世界相信了電動車的緊要性。十年后，電動車可以與一般的耗油汽車相抗衡，但在電池的保質期和電池的能量容量之間依然存在很大的權衡。伯迪切夫斯基意識到，倘若想要讓我們的道路完全電氣化，就要采取一種完全不同的辦法。
2011年，伯迪切夫斯基創立了SilaNanotechnologies來制造更好的電池。他的秘密成分是納米硅粒子，當它們用作電池的負極時，可以給鋰電池充電。如今，Sila是少數幾家競相將鋰硅電池帶出試驗室、投入實際世界的公司之一。在實際世界中，它們有望在從耳塞到汽車等各種電子設備的外形和功能方面開辟新的前沿。
SilaNano長期方針是高能電動車，但目前第一步是向小型設備進軍。伯迪切夫斯基計劃明年在消費電子產品中使用第一塊鋰硅電池，他說，這將使電池每次充電的續航時間延長20%。作為大多數現代電子產品的數碼心臟原料，硅和鋰是與蝙蝠俠和羅賓齊名的動態組合。
當鋰電池充電時，鋰離子會流向負極，負極通常由一種叫做石墨構成。倘若你把石墨換成硅，更多的鋰離子可以儲存在負極上，這就新增了電池的能量容量。但是把所有這些鋰離子塞進電極會導致它像氣球一樣膨脹;在某些情況下，它甚至可以上升到四倍大。
膨脹的負極可以粉碎納米硅顆粒，并打破負極和電池電解質之間的保護屏障，從而將鋰離子輸送到電極之間。隨著時間的推移，負極和電解液之間的邊界處會形成塵垢，既妨礙了鋰離子的有效轉移，又使許多鋰離子失去功效。
處理這個問題的一種辦法是在石墨陽極上撒上少量的氧化硅。這就是特斯拉目前的電池方式。氧化硅是預膨脹的，所以它減少了負極在充電過程中膨脹的壓力。但它也限制了可以儲存在正極的鋰數量。以這種方式給電池充電不足以帶來兩位數的性能提升，但有總比沒有要好。
NanoGraf的聯合創始人兼首席技術官凱瑞海納認為，可以在不損失硅氧化物的能量容量的情況下充足利用硅和石墨。在NanoGraf，他和他的同事通過在石墨烯中嵌入硅顆粒來提高碳硅電池的能量。他們的設計使用了石墨烯基質，使硅有膨脹的空間，并保護負極不受電解液的破壞。海納說，石墨硅陽極可以使鋰電池的能量新增30%。
但是要把這個數字推到40%到50%的范圍，你非得把石墨完全排除在外。多年來，科學家們已經了解要怎么樣制造硅陽極，但他們一直在努力張大制造過程中涉及的先進納米工程流程。
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