美國硅電池大突破，針刺不燃爆還能繼續用，誓言顛覆整個行業！-科學-漫步新聞-陪你看看

和朋友聊天，他說了一個極爲震撼的觀點，鋰電池的現在在中國，未來在美國日本。最讓人無語的是下一句，好好珍惜現在吧，未來就要來了。聽起來是不是有點不對味？

不過我今天看到個消息，美國一家公司已開始量產450Wh/kg的高性能硅負極電池了，6分鐘就可以充電到80%，而且他們的電池已經通過了第三方的軍用釘刺測試，最可怕的是，刺穿之後不僅不燃爆，還仍然可以發揮作用並提供電力，是不是已經有點腦洞不夠用了？

看起來美國在“未來”電池上，可能已確實遙遙領先了，而日本豐田去年底就已宣佈，即將量產性能更強的固態電池，充電10分鐘，續航1200公里，似乎也是遙遙領先。所以美國日本真的代表鋰電池的未來，中國鋰電池霸主的地位真的就要城頭變幻大王旗，而只能躲進小樓成一統了嗎？

美國這家公司名叫安普瑞斯（Amprius），是一家專注開發高性能鋰離子電池技術的公司，擁有業內最高的電池能量密度，自認是電池技術創新的領跑者，鋰離子電池的遊戲規則改變者，準備徹底顛覆整個電動汽車行業。那麼是不是真的領跑，真的改變了呢？截止目前，該公司鋰離子電池的最高能量密度是500Wh/kg，量產交貨的是450Wh/kg，通過釘刺測試的是390Wh/kg，已向美國陸軍大批量交貨。

那麼作爲對比，目前主流的石墨負極鋰離子電池，理論上最高能量密度也只有372Wh/kg，最高端的是北京衛藍新能源的360Wh/kg，已基本沒有提升的空間了。目前特斯拉Model 3所用的電池，是大量使用的最先進的鋰離子電池，但能量密度也只有 260Wh/kg。然後正在爬坡的4680電池，能量密度達到了300Wh/kg。

而如果按重量計算，Amprius鋰電池的能量比特斯拉Model 3高出了73%，體積卻減少了37%。這意味着同樣大小的鋰離子電池，Amprius可以把續航里程提高到兩倍以上，model 3可以超過1200公里，充電卻只要6分鐘，是不是毫不客氣的碾壓了？中國近乎壟斷的現有鋰離子電池格局，真的應該感到恐慌了嗎？

事情可能遠遠不是這麼簡單，現階段感覺還可氣定神閒，鶯歌燕舞，只是別隔江尤唱後庭花了，要有前瞻性的危機意識。Amprius450Wh/kg平臺SiMaxx生產的是定製電池，用於高空僞衛星（HAPS），可以在高空的極端環境中使用。390Wh/kg的平臺是軍方定製，用於士兵可穿戴設備的電池，兩個量產平臺生產的都不是車用動力電池，暫時還不構成對鋰離子電池的現實威脅。

然而，Amprius已在1月推出了用於電動汽車的新型商用硅負極電池平臺：SiCore，能量密度可達400Wh/kg，全放電深度下循環壽命可達1200 次，所以狼終究還是來了！

那麼Amprius的硅負極電池究竟是怎麼回事，爲什麼具有如此高的能量密度和充電速度呢？它真的會改變鋰離子電池的遊戲規則嗎？

鋰離子電池難以突破能量密度的關鍵就在於負極材料，理論上金屬鋰和硅的容量都比石墨大10倍以上，最適合做負極，然而金屬鋰直接做負極容易形成鋰枝晶，硅做負極會膨脹三四倍，都會導致材料很快失效，所以鋰離子電池被並不怎麼樣，其貌不揚的石墨一直統治了幾十年。

而中國企業也憑藉豐富的石墨和鋰資源，通過價格戰把鋰離子電池商業生產鼻祖日本趕下馬，最終近乎壟斷了鋰離子電池及材料的生產，2023年全球負極材料產量中國佔比達97.3%，出貨量佔95%，鋰離子電池中國出貨量達887.4GWh，佔全球的73.8%，繼續在前年69%的基礎上突飛猛進。

但這有可能就是最後的輝煌了，因爲美國和日本在負極材料和固態電池上已經突破，正全力準備量產，負極材料是現實威脅，固態電池是降維打擊，未來五六年內，遊戲規則可能確實就要改變了。

最現實的威脅來自日本松下，他們利用美國Sila公司生產的泰坦納米硅粉，通過碳晶格骨架包裹硅來限制硅的膨脹收縮，從而可以在不改變現有生產設施的基礎上，直接取代石墨生產新型鋰離子電池，充電10分鐘，就可以續航800公里。

還有哈佛大學，創新地把金屬鋰和硅結合起來做負極，在微米級的硅顆粒表面鍍上均勻的鋰金屬層，讓鋰化反應被限制在淺表面，從而可以阻止鋰枝晶的形成。這是鋰包硅的解決方案，不但解決了鋰枝晶問題，充放電速度也很快，大約只需10分鐘即可，甚至可能只要3分鐘，壽命在10000次以上，他們樂觀地認爲，這項技術可以在三到五年內轉化爲成熟的商業化電動汽車電池。

還有一家美國公司QuantumScape，上月股價突然暴漲，也是因爲他們的無負極固態電池取得突破，第三方測試中15分鐘可充到80%的電量，行駛50萬公里後仍可保持95%的容量。這種電池實際並不是沒有負極，而是第一次充電時在陶瓷隔膜表面形成鋰金屬負極，並且會隨着充放電改變厚度，就像在呼吸一樣。由於沒有液態電解質，鋰金屬是在陶瓷表面形成，所以也不會有鋰枝晶之虞，可以說完美解決了電池燃爆的安全問題。

然後就是Amprius的硅納米線負極了，他們的技術是在電極上直接生長硅納米線，雖然同樣會在吸收鋰原子後膨脹到正常體積的四倍，但這種結構的硅材料可以通過軸向膨脹很好地釋放應力，不會造成納米線的龜裂或破損，從而可以阻止電極的粉末化。而且這種負極的厚度只有碳負極的一半，在用硅提高能量密度的同時，減少材料體積又能進一步提升能量密度，從而導致了這種高性能鋰離子電池的誕生。

所以你看，鋰離子電池的革命性變革，可能確實已經山雨欲來風滿樓了，但我們仍然沒有看到中國大佬們拿出類似的技術來，究竟是在悶聲憋大招，還是技術上沒有建樹，公開資料上來看我們不得而知，難道自日本松下1991年量產鋰電池以來，又要三十年河東，三十年河西了嗎？

不過幾乎可以肯定的是，Amprius的硅納米線負極和電池目前是在中國生產的，該公司CEO孫康博士早就在南京成立了安普瑞斯公司，現在叫貝採利斯（南京）有限公司。SiCore硅負極電池就是貝採利斯開發的，已用於各種電動汽車，Amprius擁有這些硅負極材料的北美獨家使用權。然後450Wh/kg的SiMaxx電池是在加州弗裏蒙特生產的，科羅拉多州則正在建廠準備生產SiCore和SiMaxx電池。