中國儲能網(wǎng)訊：硅負極的能量密度是石墨碳負極的10倍，目前通過硅負極材料的引入來提升電池能量密度已是業(yè)界公認的方向之一，日韓等大電芯廠商都在做硅負極電池的商業(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公司，目前出貨已近十萬，這應該算是硅負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材料科學和工程系終身教授崔屹博士，在斯坦福大學還有一個“崔屹實驗室”。崔屹畢業(yè)于中國科學技術(shù)大學，美國哈佛大學博士。目前安普瑞斯公司已獲得多個知名投資機構(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。”安普瑞斯員工何向陽介紹，“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。”（如下圖一）。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，嚴格上來說，這兩種結(jié)構(gòu)還不是純硅負極，而是硅碳混合負極。“我們目前在研發(fā)的第三代產(chǎn)品才是純硅負極材料，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)，它會采用半導體晶園生長的方式來實現(xiàn)硅我負極材料的生成，這個能量密度將可達到 900WH/L，預計明年可以進行小批量試產(chǎn)?！彼忉尅！耙阅壳暗氖钾摌O電池的能量密度，達到600WH/L差不多已到極限，而采用硅負級能迅速讓電池能量密度提升。”何向陽解釋。（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OEM的電池設(shè)計項，當然會在第二代產(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，引導美國的團隊進行未來材料相關(guān)的研發(fā)，南京安普瑞斯則是進行電芯研發(fā)，為客戶定制電池。除了上面提到的硅負極材料架構(gòu)會從目前的一代演進到第三代外，崔屹還在引導硅負極電池電化學包括電解液，化成，預充鋰等材料的創(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，何向陽稱隨著手機的輸出電壓不斷提升，以讓用戶在電池耗盡被迫關(guān)機前能多用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的保護層材料，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），未來的手機芯片還可能要求電池突發(fā)電流支持到7A，這對電化學平臺有新的要求，這也是他們的研究方向。如下圖。
當然，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，加速了他們在動力電池上的研發(fā)進程。“我們的動力電池采用硫正極-硅負極，會比目前的一些普通鋰動力電池能量密度提升2倍?！焙蜗蜿柗Q，他們目前已小試出來的動力電池，能量密度可達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。
