电极的专利寿命
我们之前猜测特斯拉可能会在阴极材料上做文章，使用单晶技术；也可以在负极材料上使用麦克斯韦干电极技术+预锂化，或者在电解液中加入新的添加剂。结果特斯拉的纳米材料预告告诉我们，我们还有电池技术的杀手锏！。
事实上，与特斯拉合作的Amprius早在去年就将这种新型电池投入使用。泽法无人机在配备硅纳米线电池后，在平流层飞行了25天以上。
这家公司也很有意思，现在已经和特斯拉偷偷“溜”了。图为Amprius已经和特斯拉搬到了一个秘密的地方？Tera？电池厂成了邻居，特斯拉电池日也将在这里举行。好，先拿到月亮真的是优势。难怪麦克斯韦尔不得不后退一点。
另一方面，这种所谓的“硅纳米线”电池是什么？注意句子，硅/纳米线。实际上，这种电池本质上是用硅纳米线代替了传统锂离子电池中的负极材料石墨。
那为什么不用普通硅呢？硅环保且资源丰富，工作电压接近石墨，理论比容量达到4200mAh/g，也是目前合金负极材料中最高的。硅既便宜又普通。不香吗？
当然——没用的。在循环过程中，硅的体积会发生严重变化。锂离子电池的容量与阳极材料中可嵌入的锂离子数量有关。嵌入的锂离子越多，电池容量越大。充电过程是锂离子嵌入过程，硅材料相应膨胀；当电池放电时，锂离子从硅材料中提取出来。
硅的主要问题是嵌锂时，体积比原来的尺寸膨胀了近400%。与以前的电池相比，以硅为负极的电池膨胀后可能会膨胀到原来的4倍。因此，脱锂后，硅很难恢复到原来的形态。
体积膨胀将对硅材料施加额外的应力，导致材料损坏和破裂。这个过程就是所谓的电极粉化。一般来说，是电极的主观对抗使其膨胀的过程。结果用了，电池坏了。在粉化过程中，破碎的硅材料会从电极上脱落，也会导致电池循环稳定性差，电池容量急剧下降。硅可以看作是一个反应容器。没有反应容器，电池无法正常反应。
而这种硅纳米线指的是一种宽度约为10 nm，长度不限的材料，可以想象成硅纳米带。这是一种新型的一维半导体纳米材料，内核是单晶硅，外面是一层二氧化硅。
通过查询专利，我们大概可以知道Amprius的硅纳米线的制作过程:利用涂硅纳米结构模板，采用PECVD工艺或热CVD方法，在导电衬底上直接生长硅纳米线。纳米线具有核壳结构，这种制备方法也适用于在硅纳米线上复合或掺杂其他物质以增强其导电性和强度。
硅纳米线通过侧向膨胀可以很好的释放应力，不会造成纳米线的开裂或损坏，从而防止电极粉化。硅纳米线之间有一定的间隙，体积膨胀时也有一定的空间让它们膨胀，这样就不会互相挤压。
此外，纳米线在集电器上的直接生长也可以增强纳米线和基板之间的物理和电接触。一般来说，电极材料是通过粘合剂粘附在电极上的，相当于从电极上“生长”出硅，每根纳米线上的电子都可以很好地传输到外电路。纳米线的导电性还可以通过掺杂、合金化、核壳材料等不同方式与其他材料配合来提高，所以硅纳米线的导电性不用担心。
到现在为止，虽然硅纳米线有这么多优点，但我还是坚持认为特斯拉可能会用这种硅纳米线电池，但我们不能把容量的提升都归功于此。为什么？
从成本上看，虽然硅的储量大，成本低，但上述制备工艺的成本并不低。上面提到的纳米化和化学气相沉积(即CVD)都无形中增加了硅纳米线阴极的成本。
该工艺为高能耗工艺，加工难度和制造成本均高于人造石墨。如果真的量产，成本就无法接受了。新能源汽车里的电池和航天领域的不一样，需要量产，但航天材料随便烧个几百亿很正常。如果成本不能降低，最终还是会转嫁到消费者身上。
在性能方面，虽然Amprius的专利显示硅纳米线在1.80次循环后能量密度仍能达到1.000 mAh/g，但集成到电池中并不是只有负极材料说了算。正极加电解液的硅纳米线电池最大容量和循环性能如何？成本是否与这种程度的提升成正比，要等到量产之后才能知道。
另一个关键问题是，制约纯电动汽车电池容量上限的不是负极材料，而是正极材料。从NCM523到NCM622再到NCM811，电池的发展趋势是提高镍在电池中的比例。就连今年大火的磷酸亚铁锂刀片电池，也只是从模块层面进行了升级。
虽然负极材料还没折腾完，前段时间广汽新能源也宣传过石墨烯作为负极的优势，但是到现在也没有透露更多的信息，不过各大厂商真的是蠢到想不出改进负极来提高电池容量。
负极容量对电池总比容量的贡献远没有大家想象的那么大。石墨理论容量372mAh/g，特斯拉型号？3掺杂10%硅基材料的石墨阳极的容量约为550 mAh/g..模特呢？3的续航里程有明显提升吗？
特斯拉的“渣男”态度是，不承认，不否认，不知道，我可以暗示我和Amprius有合作，采用了硅纳米线技术，但是只要我不承认，你就要等到9月22日电池日才能知道是怎么回事了。我们能做什么？那就等马斯克揭晓吧。
本文来自车家作者汽车之家，不代表汽车之家立场。