OneD Battery Sciences 開發(fā)了一種新技術(shù)，可以提高電動(dòng)汽車電池的效率。被稱為 SINANODE 的專有專利技術(shù)是電池制造過程中的一個(gè)步驟，它將硅納米線融合到用于陽極的商業(yè)石墨粉上，提高了能量密度和壽命，同時(shí)降低了 EV 電池的成本。據(jù) OneD Battery Sciences 稱，這項(xiàng)技術(shù)可以將陽極的能量密度提高三倍，同時(shí)將每千瓦時(shí)的成本減半。

目前EV電池負(fù)極材料石墨的比容量約為350 mAh/g，而純硅可實(shí)現(xiàn)3,575 mAh/g的比容量，至少比傳統(tǒng)電池大10倍石墨陽極。新技術(shù)利用硅（最有前途的負(fù)極材料之一）的特性，將硅納米線直接生長并融合到電池制造商已選擇的商業(yè)石墨粉的顆粒上，從而增加了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程同時(shí)也縮短了充電所需的時(shí)間。新技術(shù)有兩個(gè)相關(guān)的關(guān)鍵因素。首先是該過程與使用哪種石墨（合成或天然）以及石墨顆粒的大小無關(guān)。第二是制造過程可以使用已經(jīng)部署的機(jī)器，使該解決方案非常實(shí)惠且可擴(kuò)展。根據(jù)OneD Battery Sciences的說法，由于使用了在可再生能源行業(yè)中已經(jīng)很常見的材料，特別是太陽能電池板的生產(chǎn)，其中使用廉價(jià)的硅烷氣體 (SiH 4 )，并且非常高的成本，SINANODE 技術(shù)的成本仍然很低。用于將硅烷轉(zhuǎn)化為納米硅的產(chǎn)量和適量的電力。

圖 1：電池需求增長（來源：OneD）

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在過去幾年中，SINANODE 通過將該技術(shù)應(yīng)用于用于電動(dòng)汽車電池陽極的商用電動(dòng)汽車級(jí)石墨，得到了美國、歐洲和亞洲的石墨供應(yīng)商、電池制造商和電動(dòng)汽車制造商的測試。

OneD 首席執(zhí)行官 Vincent Pluvinage 表示：“OneD 正致力于擴(kuò)大制造工藝，將硅納米線添加到已用于電動(dòng)汽車電池的商業(yè)石墨中?！?“這樣做的原因是讓汽車制造商能夠提供續(xù)航里程更長、充電更快、成本更低的電動(dòng)汽車。這基本上是我們的使命，在過去的 14 年里，我們一直在研究這項(xiàng)技術(shù)?！?/p>

硅是地球上僅次于氧的第二大元素，如今以微米級(jí)氧化硅顆粒的形式使用，與 EV 級(jí)石墨混合以增加陽極的比容量（例如，在特斯拉Y 或保時(shí)捷 Taycan）。硅納米線，如圖 1 所示，可以與 EV 級(jí)石墨融合，提供卓越的優(yōu)勢，例如減小尺寸、形狀和表面；更好的強(qiáng)度、連接和分布；以及更高的速度、安全性和可持續(xù)性。SINANODE 材料變形以填充碳負(fù)極材料基質(zhì)內(nèi)的空隙區(qū)域，同時(shí)在 100% 放電深度循環(huán)和長循環(huán)壽命后保持完整和功能齊全。

圖 2：硅納米粒子與納米線（來源：OneD）

OneD 開發(fā)的技術(shù)具有多種相關(guān)優(yōu)勢，包括更快的充電、更長的續(xù)航里程和電池壽命、更低的成本、可擴(kuò)展性以及與全球現(xiàn)有供應(yīng)商的輕松集成。除了使陽極比容量增加三倍之外，SINANODE 技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了更高的初始庫侖效率（大于 92%），超過 1,000 次完全充電/放電循環(huán)，比當(dāng)今可用的 EV 電池中使用的任何硅添加劑都要高。

如圖 3 和圖 4 所示，通過使用多個(gè)供應(yīng)商提供的商業(yè)制造 CVD 設(shè)備可以保持較低的成本，僅使用硅烷 (SiH 4 ) 和氮?dú)?，這些氣體已經(jīng)用于電子和太陽能行業(yè)，價(jià)格低廉且可大量使用. 據(jù) Pluvinage 稱，這減少了將 SINANODE 技術(shù)擴(kuò)展到 EV 數(shù)量所需的投資和時(shí)間，同時(shí)與當(dāng)前使用的陽極成本相比，EV 陽極的成本降低了近 50%。

圖 3：SINANODE 步驟（來源：OneD）

圖 4：SINANODE 過程可變成本（來源：OneD）

圖 3 中突出顯示的 SINANODE 步驟取代了三個(gè)步驟：冶金級(jí)硅 (MGS) 純化、將其研磨成納米硅以及將硅和石墨與聚合物混合。

用于電動(dòng)汽車電池陽極和陰極制造的材料可分為活性材料和非活性材料?；钚圆牧鲜强梢詢?chǔ)存鋰的材料，而非活性材料可以儲(chǔ)存其他任何東西。如果我們同時(shí)查看 EV 電池的成本和性能，它們主要是指陽極和陰極中的活性材料。

“我們不對(duì)陰極做任何事情，但我們需要與各種 EV 陰極化學(xué)物質(zhì) [NCA、NMC 或 LFP] 兼容，”Pluvinage 說。

在負(fù)極方面，絕大多數(shù)鋰離子電池僅使用石墨作為活性材料。石墨正在大量生產(chǎn)，它是電的良導(dǎo)體，鋰離子可以儲(chǔ)存在石墨顆粒內(nèi)部的石墨烯層之間。到目前為止，石墨中可以儲(chǔ)存的最大能量是有限的，但硅已被證明能夠增加陽極的能量密度。

“我們的工藝采用石墨，并在石墨顆粒上直接生長出細(xì)小的硅毛；因?yàn)楣杓{米線非常小，所以它們具有非常特殊的特性，”Pluvinage 說?！爸匾氖俏覀兛梢砸苑浅４蟮囊?guī)模和非常低的成本做到這一點(diǎn)。”

SINANODE 也是一種可持續(xù)技術(shù)。通過使用更少的石墨和每千瓦時(shí)碳足跡更小的SiH 4來減少碳足跡。陽極也更輕，這意味著我們?cè)谙嗤秶鷥?nèi)需要的材料更少，從而減輕了重量并延長了電池壽命。

“回收我們的技術(shù)非常容易，因?yàn)樗灰蕾囉趦杉拢菏凸?，”Pluvinage 說?！八匀绻悴痖_電池，你可以很容易地將石墨與其他部分分開，然后再利用它來制造新電池。我認(rèn)為可以公平地說，我們?cè)谒腥齻€(gè)階段都提高了可持續(xù)性：生產(chǎn)、使用和壽命結(jié)束。”

減少碳足跡涉及 OneD 所謂的地緣政治方面。因?yàn)樗鼈兒苤兀栽谑澜绺鞯剡\(yùn)輸電池的成本很高。這就是為什么大型全球電動(dòng)汽車制造商希望依靠他們的本地供應(yīng)鏈，使用他們自己的石墨，在每個(gè)主要地區(qū)（美國、歐洲和亞洲）的工廠生產(chǎn)。

“我們的解決方案適用于任何類型的石墨，”Pluvinage 說?！拔覀儾皇鞘a(chǎn)商，但我們能夠提高客戶在三個(gè)地區(qū)中的每一個(gè)選擇的石墨。這就是我們所說的地緣政治方面?！?br />
審核編輯 黃昊宇