Enevate设想的电池可以在5分钟内充满电，提供400公里的行驶里程

多年来，电池制造商一直试图用硅材料替代锂离子电池中的石墨阳极，这将大大延长电动汽车的续航里程。一些带有硅阳极的电池正慢慢出现在可穿戴设备和电子产品的市场。一些公司正在开发的这些富含硅的阳极配方通常使用氧化硅或硅和碳的混合物。

但加州欧文市的Enevate公司正在使用一种主要由纯硅制成的工程多孔膜。这种新型阳极材料的发明者兼首席技术官Benjamin Park花了10多年的时间研发，使其除了具有价格低廉的特点之外，它还将使电动汽车的单次充电续航里程比现在的电动汽车提高30%。更重要的是，Enevate设想的电池可以在5分钟内充满电，提供400公里的行驶里程。

电池和汽车行业的大牌们都在关注着。汽车制造商雷诺、日产和三菱，以及电池制造商LG-Chem和三星都是投资者。而锂电池先驱、2019年化学诺贝尔奖得主John Goodenough也在该公司的顾问委员会中。

当锂离子电池充电时，锂离子从阴极移动到阳极。阳极能容纳的离子越多，它的能量容量就越大，电池的运行时间也就越长。理论上，硅的能量是石墨的十倍。但它也会急剧膨胀和收缩，在几次充电周期后就会解体。

Image: EnevateEdge of punched double-sided finished anode, with copper foil in the middle.

为了解决这个问题，像特斯拉这样的电池制造商今天只在石墨粉中加入了一点点硅。粉末与一种叫做粘合剂的胶状塑料混合，然后涂在一层薄铜箔上制成阳极。但是，Park说，锂离子首先与硅反应，然后才与石墨反应。他说：“硅仍然会膨胀很多，塑料粘合剂也很弱。”他解释说，随着硅含量的增加，整个电极更容易降解。

Enevate不使用塑料粘合剂。相反，它的专利工艺直接在铜箔上形成10到60微米厚的多孔硅膜。上面的樱桃是一层纳米厚的保护膜，Park说，这种保护膜“防止硅与电解液反应”，这种反应也会损坏电池。

该工艺不需要高质量的硅，因此这种类型的阳极成本低于相同容量的石墨阳极。而且由于这种材料主要是硅，锂离子可以很快地进出，在5分钟内将电池充电到75%的容量，而不会造成很大的膨胀。

Park说，通过将硅阳极与镍锰钴等传统阴极材料耦合，他们制造出了能量密度高达每公斤350瓦时的电池，比当今锂离子电池的比能量高出约30%。Enevate表示，目前正与多家主要汽车公司合作，为2024-25车型年的电动汽车开发标准尺寸的电池。