希拉公司通过纳米粒子基质内解决能量密度问题

希拉公司通过纳米粒子基质内解决能量密度问题美国硅谷希拉(Sila)纳米技术公司近日宣布，已筹集7000万美元将其新型硅锂电池技术从原型扩展到商业规模。该公司称，其拥有的技术可将锂离子电池的容量提高40%。

通过优化现有材料，老式锂电池已能实现每年5%左右的性能提升。提高电池容量的最直接方法是增加在任一电极中存储的锂离子数量。到目前为止，电池寿命的大部分改进都是通过正极的镍、锰和钴的某些组合实现。当这些金属结合在一起时，其晶体结构可更有效地储存锂离子，还使离子通过正极移动到阳极比其他材料更容易。但负极基本上都是用同一材料——石墨制成。

许多公司目前正在尝试使用硅来制造更高容量的负极，理论上，其可存储的锂离子数量约为类似尺寸石墨负极的25倍，但均因硅负极在众多锂离子的压力下破裂而失败。希拉公司试图通过将硅原子填充在相对空的纳米粒子基质内来解决这个问题。当硅负极吸收锂离子时，离子会填满空隙而不是将硅原子挤开，从而确保结构不会破裂。

希拉公司首席执行官吉恩·贝迪奇夫斯基表示，经过7年的发展，其硅负极锂电池技术已在无线耳机、智能手表和智能手机等小型电子设备中得到验证。包括三星和西门子在内的投资者最新注入的资金将帮助希拉公司在硅谷建立一个能够年产20兆瓦时电池容量的设施，足可为200万部智能手机或1000万块智能手表提供动力。

如果成功，希拉公司将转而制造为电动汽车提供动力的大型电池。今年早些时候，该公司已与宝马公司建立合作伙伴关系，宝马公司表示愿意成为使用硅锂电池的汽车制造商。

电池最重要的一个指标是能量密度，简单来说，就是单位重量或单位体积所能储存的能量。提升这一性能的关键，在于负极和正极材料。其实，硅在单位重量上储存锂离子的能力比目前主流的石墨要好得多，不过它太“敏感”，在充放电过程中容易破裂。若能解决这个问题，硅锂电池大有可为。