中國儲能網(wǎng)訊：硅負(fù)極的能量密度是石墨碳負(fù)極的10倍，目前通過硅負(fù)極材料的引入來提升電池能量密度已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一，日韓等大電芯廠商都在做硅負(fù)極電池的商業(yè)化，中國一些電池廠商也在跟蹤，但是至目前為止還沒有看到量產(chǎn)的產(chǎn)品。雖然都知道采用硅負(fù)極材料，但是各家的實現(xiàn)方式不一樣，這就是各自的know how了。
這里，有一家神秘美國Amprius Inc（安普瑞斯公司）已開始在中國市場提供硅負(fù)極材料的高能量密度電池，去年底開始供貨給深圳的一家手機(jī)公司，目前出貨已近十萬，這應(yīng)該算是硅負(fù)極高能量密度電池的首個商用案例。這家新興的公司雖然成立才五年（09年成立），但是它的背景卻十分強(qiáng)大：前谷歌董事長施密特參與了首輪投資，而技術(shù)的主要發(fā)明人則是美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)和工程系終身教授崔屹博士，在斯坦福大學(xué)還有一個“崔屹實驗室”。崔屹畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，美國哈佛大學(xué)博士。目前安普瑞斯公司已獲得多個知名投資機(jī)構(gòu)的青睞，除了谷歌董事長施密特外，包括美國Trident資本、美國VPCP資本、美國KPCB資本等都已是他們的投資人，而美國前能源部長諾貝爾物理獎獲得者朱棣文博士也是它的董事之一。
安普瑞斯到底有什么“know how”，讓它成為硅負(fù)極高能量密度電池的首個商用公司，讓這么多大腕爭相參投？它能帶來的能量密度到底有多少提升呢？
“核-殼”結(jié)構(gòu)突破量產(chǎn)障礙，能量密度提升40%
“硅負(fù)極材料目前面臨的最大挑戰(zhàn)是控制硅膨脹，業(yè)界想了很多辦法來克服硅膨脹。而崔屹博士發(fā)明了核 – 殼硅納米線結(jié)構(gòu)，成功克服了控制硅膨脹?！卑财杖鹚箚T工何向陽介紹，“形象的比喻就是做成雞蛋的形狀，在硅的外面包一層碳的“蛋清”，從而控制了膨脹?！保ㄈ缦聢D一）。圖中第一個圖的架構(gòu)是第一代產(chǎn)品，目前已經(jīng)上市，能量密度可以做到650WH/L，比目前市場上普通的電池能量密度高出約20%左右。第二個圖是馬上要量產(chǎn)的第二代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，比第一代產(chǎn)品的能量密度能再提升10%-20%。但是，嚴(yán)格上來說，這兩種結(jié)構(gòu)還不是純硅負(fù)極，而是硅碳混合負(fù)極?！拔覀兡壳霸谘邪l(fā)的第三代產(chǎn)品才是純硅負(fù)極材料，它需要用全新的電芯生產(chǎn)線來生產(chǎn)，設(shè)備都需要我們自己研發(fā)，它會采用半導(dǎo)體晶園生長的方式來實現(xiàn)硅我負(fù)極材料的生成，這個能量密度將可達(dá)到 900WH/L，預(yù)計明年可以進(jìn)行小批量試產(chǎn)?！彼忉尅！耙阅壳暗氖钾?fù)極電池的能量密度，達(dá)到600WH/L差不多已到極限，而采用硅負(fù)級能迅速讓電池能量密度提升?！焙蜗蜿柦忉?。（如下圖二）
安普瑞斯目前第一代電池的生產(chǎn)，和馬上的二代電池的生產(chǎn)，都外包給中國的一家電芯廠商（也是蘋國的電芯供應(yīng)商，名字昌旭就不提了），安普瑞斯自己沒有生產(chǎn)，只是在南京安普瑞斯設(shè)有中試設(shè)備。但是，第三代產(chǎn)品將會自己生產(chǎn)，工廠地可能會設(shè)在無錫。除了上面提到的一家中國手機(jī)公司開始采用他們的第一代產(chǎn)品，安普瑞斯已完成多項國際領(lǐng)先智能手機(jī)OEM的電池設(shè)計項，當(dāng)然會在第二代產(chǎn)品中采用。如果可能的話，谷歌眼鏡也是非常有可能的對象。
安普瑞斯創(chuàng)始人崔屹仍在美國，引導(dǎo)美國的團(tuán)隊進(jìn)行未來材料相關(guān)的研發(fā)，南京安普瑞斯則是進(jìn)行電芯研發(fā)，為客戶定制電池。除了上面提到的硅負(fù)極材料架構(gòu)會從目前的一代演進(jìn)到第三代外，崔屹還在引導(dǎo)硅負(fù)極電池電化學(xué)包括電解液，化成，預(yù)充鋰等材料的創(chuàng)新，同時也在研究“高電壓富鋰正極”等正極材料和技術(shù)的創(chuàng)新。
在正極技術(shù)方面，何向陽稱隨著手機(jī)的輸出電壓不斷提升，以讓用戶在電池耗盡被迫關(guān)機(jī)前能多用1-2%的電量，未來輸出電壓可能會提升到4.5V，這會要求正極有非常強(qiáng)的保護(hù)層材料，他們已可以做到。另外，主芯片廠商要求的電池突發(fā)電流也越來越大，比如MTK已從原來的2A，到4A（MT6592），未來的手機(jī)芯片還可能要求電池突發(fā)電流支持到7A，這對電化學(xué)平臺有新的要求，這也是他們的研究方向。如下圖。
當(dāng)然，他們的下一步是動力電池，現(xiàn)在全球特斯拉汽車刮起的旋風(fēng)，加速了他們在動力電池上的研發(fā)進(jìn)程?！拔覀兊膭恿﹄姵夭捎昧蛘龢O-硅負(fù)極，會比目前的一些普通鋰動力電池能量密度提升2倍。”何向陽稱，他們目前已小試出來的動力電池，能量密度可達(dá)350Ah/gk。他們今年已在中國設(shè)立動力電池子公司，從屬于南京安普瑞斯公司。
