新型硅阳极技术让锂电池能量密度飙升250%，电动汽车未来可期

德国的科学家刚刚推出了一种新型的基于纤维的硅阳极，这种阳极可以将锂离子电池的能量密度提高多达250%。

该技术在巴登-符腾堡州太阳能与氢研究中心（ZSW）开发，具有重塑电动汽车（EV）、消费电子产品以及可再生能源存储的电池性能的潜力。

该项目名为FACILE，还汇集了包括康斯坦茨国际科学中心、凤凰无纺布有限公司和机械工程公司centrotherm国际股份公司在内的区域合作伙伴。

“FACILE展示了巴登-符腾堡州的工业和科学如何共同构建锂离子电池的整个价值链，从材料开发到电池生产，”ZSW的管理委员会成员马克斯·赫尔茨尔博士说。

重新发明锂离子电池

传统的 锂离子电池 通常使用石墨作为负极。但石墨作为碳的晶体形式，每克只能存储大约370毫安时（mAh）的锂。

这个存储限制长期以来一直制约着现代电池的能量容量。另一方面，硅（Si）理论上每克可以存储高达4200毫安时（mAh）。这相当于石墨容量的10倍以上。

因为硅和石墨的成本差不多，硅为经济实惠的 高能量电池 提供了一个很有前景的解决方案。不过，当硅吸收锂时，它会膨胀到300%。

这种膨胀会导致裂纹、层间脱落和快速电池失效。过去十年来，研究人员尝试了纳米结构、薄膜和复合材料，但要将这些方法规模化以实现大规模生产仍然面临挑战。

为了解决这个问题，德国的研究人员设计了一种基于柔性导电非织造纤维的硅阳极，而不是把材料涂在刚性金属箔上。

这些基于纤维的导电非织造基材旨在适应硅的体积变化，同时帮助避免在充电和放电时常见的裂纹和剥离。

新电池材料

霍尔茨勒详细说明，这种创新方法旨在开发在柔性无纺布基底上能够补偿材料大体积变化的硅阳极。

研究人员的目标是实现每克不低于1000毫安时的实际容量，这样阳极的实际能量密度至少能增加250%。

根据巴登-符腾堡州太阳能与氢能研究中心，团队已经开始将新型阳极整合到小型测试电池中来评估它们的性能。

接下来的阶段将进行分析、改进和扩大生产流程，以制造大型电池单元，用于电动汽车。

该研究所拥有多个试点制造生产线和一个能够生产100安培小时（Ah）的锂离子电池的类似工厂的生产系统，能够加速开发进程。

研究人员相信，基于纤维的 硅阳极技术 可以实现更轻的电动车电池组、更长的行驶里程以及更可持续的生产。他们还认为，这项技术有助于提升德国在下一代电池创新方面的地位。