純電動車為什麼還取代不了燃油車？對消費者而言，續航焦慮是重要原因之一。

在“充電難、充電慢”的現實問題沒有得到解決之前，提高單車的續航里程就成了緩解電動車主焦慮的唯一途徑。

所以我們可以看到，2021年初始，各大車企就開始上演電動車的高續航里程軍備競賽。不到一週的時間，蔚來、上汽智己、廣汽埃安就宣佈，將推出續航超過1000公里的純電動車。

簡單歸納一下：

蔚來汽車：用的是固態電池（150度電），採用原位固化工藝的固液電解質（半固體），用矽碳負極，配合高鎳正極，能量密度達到360Wh/kg，2022年底可以裝車。

智己汽車：用的是摻矽補鋰電池（93、115度電）摻矽補鋰電池，電池供應商為寧德時代，擁有300Wh/kg單體能量密度，在未來 5 年內將陸續推向市場。

廣汽埃安：用的也是矽負極電池，電芯能量密度可提高到280Wh/kg左右。同時，電池已經裝車開始實測了，並且今年內就會上市。

總的來說，三款車型宣稱的NEDC續航里程都能達到1000km。並且相同的是，三款電池都採用了矽負極材料。

也就是說，要想續航跟著漲，矽負極材料少不了。所以，今天我們就來聊一聊矽負極材料。

想要續航繼續漲，矽基負極少不了

負極材料是鋰電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲存與釋放的作用。同時，在電池成本中，負極材料佔5%-15%,也是鋰離子電池的重要原材料之一。

事實上，金屬鋰負極是最早開始研究的（簡單來說，鋰離子越多電量就會越大），然而卻失敗了，因為什麼？因為安全性太差了。

後來石墨（碳）閃亮登場，加入了石墨，負極穩定能用了。

石墨的理論克容量為 372mAh/g。但是，隨著石墨產業的日趨成熟，目前高階石墨已經可以達到 360-365mAh/g，已非常接近理論容量。

所以目前遇到了新的問題是：以石墨為負極的鋰電池能量不夠用了...

為了降低新能源車的成本且增加車的續航里程，研究又重新轉向金屬鋰負極，雖然有一些技術的進步，但是金屬鋰負極仍然無法實際應用。

可是技術的發展跟不上目前市場的巨大需求了怎麼辦？那就改進原有的石墨負極。

碳和矽（Si）在地殼中的儲量都比較豐富，它們在同一主族，且是挨著的，因此化學性質也十分相近。

但是而矽材料的常溫理論克容量為 3580mAh/g，高溫理論克容量為 4200mAh/g。與石墨相比，矽的理論克容量接近其十倍。

然而它也有缺點：在充放電過程中體積會發生膨脹，矽在滿嵌鋰後體積膨脹為 320%。

這樣巨大的體積膨脹會延伸出各種問題：

1. 矽顆粒本身在反覆脫嵌鋰過程中會由於承受不了體積形變帶來的巨大應力而導致自身顆粒的粉化；

2. 巨大的體積形變使得矽的顆粒與顆粒之間或者顆粒與集流體之間失去電接觸，甚至活性物質直接從集流體上脫落；

3. 巨大的體積形變會造成矽表面的 SEI 不斷破裂和生成，大量消耗電解液和活性鋰，同時也會增加電池的極化。

所以，目前最好的辦法還是把矽摻雜在石墨材料中：矽負責多搞些能量來，碳負責電池的安全工作。

很顯然，對於矽碳材料的能量密度和穩定性調節過程來說，更像是兩種元素的博弈和平衡，是一個不斷最佳化的過程。

靠譜的矽負極電池

早在2009年，松下宣佈矽複合負極鋰離子電池量產，主要應用於小型裝置。隨後幾年三星、LG也推出了矽負極鋰離子電池。

經過了這麼多年的發展，矽負極鋰離子電池已經廣泛應用於小型裝置，如電動腳踏車、電動工具、移動電源、筆記本等領域。

在電動車領域也有成功的案例——特斯拉。

特斯拉的電池技術演變經歷了三個階段：Stage 1：一代Roadster和一代Model S；Stage 2：二代 Model S和Model X；Stage 3：Model 3。

Stage 1和Stage 2採用的都是18650電池，所不同的是Stage 1時採用的是石墨，而Stage 2時添加了矽材料，可以視為含極少量矽的“矽碳負極”。

到了Stage3的階段，矽的比例又再次得到了提升，特斯拉Model 3 所配備2170電池摻入了10%矽。

由此可見，矽負極鋰離子電池技術已經得到充分驗證。

從今年推出的三款1000+km續航車型的電池技術來看，大家都認同並學習了特斯拉調高矽碳負極材料中矽比例的正確思維。所以，相信透過不斷地量變式的改進，一個讓大家滿意的矽碳負極電池很快就能出現，說不定TA就是廣汽埃安的矽負極電池。