移动性革命：新型锂离子电池材料可加快充电速度

在其他消息中，大众汽车的电动汽车在欧洲和美国已售罄。到 2022 年，保时捷将投资硅阳极专家，据报道，特斯拉正在寻求扩大其柏林超级工厂。

加州大学圣地亚哥分校和博伊西州立大学的研究人员已经将一种无定形固体转变为一种新的锂离子电池材料。

图片：加州大学圣地亚哥分校

当今锂离子电池充电的最大瓶颈之一是阳极。最常见的阳极是由石墨制成的，它的能量非常密集，但由于锂金属电镀过程存在着火和爆炸的风险，因此不能太快充电。在对电池具有更高能量和更快充电时间的需求不断增长的背景下，加州大学圣地亚哥分校和博伊西州立大学的研究人员开发了一种新的方法来制造 新型锂离子电池材料.他们通过锂循环将非晶态（非晶态）材料转变为具有卓越电池性能的晶态 Nb2O5 阳极材料。嵌入金属氧化物，如该团队发现的岩盐 Nb2O5 材料，由于降低了在低压下镀锂的风险，是很有前景的负极替代品。“如果你想为你的电动汽车充电 15 分钟，然后继续行驶 200 或 300 英里，你需要新的电池电极，它可以以非常快的速度充电而不会造成太大的性能损失，”Pete Barnes 说，该研究的主要作者发表在《自然材料》上。新电极在20 mA/g的充电速率下可实现269 mAh/g的高储锂，更重要的是在1 A/g的高充电速率下继续保持191 mAh/g的高容量。“诀窍是从更高能量的阶段开始，例如无定形材料。只需用锂循环材料，我们就可以创造出新的晶体排列，这些排列表现出比通过固态反应等传统方法获得的性能更好的排列，”博伊西州立大学材料科学与工程教授许慧 (Claire) Xiong 说。

说到下一代电池材料，美国初创公司 西拉，正在华盛顿州建造一家大型工厂，生产使用硅代替石墨的先进阳极，该公司表示，这将使电动汽车电池组更节能，最终更便宜。该公司由特斯拉最早的一位工程师共同创立，并得到梅赛德斯-奔驰的支持，正在进行初始投资，以提供足以为 10 GWh 电池供电的硅基阳极年产量，当用作全石墨替代品时，或高达 50 GWh用作部分替代品时的细胞数量。这种材料足以为每年多达 100,000-500,000 辆电动汽车和 5 亿部手机的电池供电。该设施的生产线将于 2024 年下半年启动，并于 2025 年上半年全面投产。该设施的电力将是零碳的，由华盛顿的水力电网提供。该公司告诉《福布斯》，戴姆勒和宝马将成为其材料在高端电动车型中的首批用户。“首先，我们正在推动更高的能量密度，”首席执行官 Gene Berdichevsky 说，他估计 Sila 的阳极比目前最好的锂离子电池组的能效提高了 20%。它们还可以通过减少行驶相同距离所需的电池数量来实现更快的充电或降低电池组成本。“如果您的车辆中有 1,000 个电池，并且当每个电池存储 20% 以上的能量时，它可以为您提供您想要的范围，您可以从 1,000 个电池增加到 800 个电池。现在车辆更轻，制造成本更低。”

与此同时，德国跑车制造商 保时捷 正在收购总部位于美国的 Group14 Technologies 公司的股份，该公司是锂离子电池先进硅碳技术的生产商。作为领投方，保时捷正在筹集 1 亿美元并领投 C 轮融资，几家公司共投资 4 亿美元，Group14 Technologies 计划利用这笔资金加速其在全球范围内生产用于锂离子电池的硅负极材料。据保时捷称，Group14 还将供应来自图宾根的 Cellforce 集团，保时捷持有该集团的多数股权。Cellforce 目前正在斯图加特附近建设电池工厂，计划于 2024 年开始生产。该公司打算在那里每年生产 100 MWh 的高性能电池，主要用于配备高性能动力传动系统的保时捷车型。“Group14 的阳极材料在缩短充电时间的道路上具有改变游戏规则的潜力，”Cellforce 集团董事总经理 Markus Gräf 说。借助新的硅阳极，Cellforce 旨在确保高能量密度和更低的内阻。这使它能够在能量回收过程中吸收更多，同时为快速充电提供更好的性能。该公司表示，Cellforce 电池的另一个特点是据说它更耐高温。

与许多其他电动汽车制造商一样，总部位于美国 清醒的 因供应链问题宣布涨价。这家电动汽车制造商在第一季度的收益中报告了近 5800 万美元的收入，并宣布从 6 月 1 日开始，其豪华 Air 轿车的任何新预订都将大幅提价。这家电动汽车初创公司表示，截至今天，它正在经历超过 30,000 名客户预订的强劲需求，这代表了 29 亿美元的潜在销售额。“与我们行业中的许多公司类似，我们继续面临全球供应链和物流挑战，包括与 Covid 相关的中国工厂关闭。我们正在与我们的供应商密切合作，以减轻中断的影响，”Lucid 的首席财务官 Sherry House 在一份声明中表示。“虽然任何长时间的中断都可能对我们的生产预测产生影响，但今天我们根据我们目前掌握的信息和我们的缓解计划重申我们对 2022 年 12,000-14,000 辆汽车的生产预测。”Air Grand Touring 将增加约 15,000 美元至 154,000 美元的成本；Air Touring 将花费 107,400 美元，增加 12,400 美元；Air Pure 将上涨 10,000 美元，达到 87,400 美元。该公司表示，两周前宣布的 Lucid Air Grand Touring Performance 车型的价格将保持不变，为 179,000 美元。

集团首席执行官赫伯特·迪斯 (Herbert Diess) 表示，随着供应的持续瓶颈继续受到影响，大众汽车今年在欧洲和美国的电动汽车“基本售罄”。第一季度，这家德国最大的汽车制造商交付了超过 99,000 辆 BEV，需求正在增加，仅西欧就有超过 30,000 辆汽车订单。大众的目标是到 2022 年总共销售约 700,000 辆电动汽车。“我们的电动汽车订单量非常高，[…] 订单量非常大，”迪斯补充道。“这占我们从 ID.3、ID.4 到奥迪车型的所有车型——[所有] 在市场上都非常受欢迎，斯柯达车型在欧洲也很受欢迎。”然而，在中国，由于与新冠病毒相关的限制，对电动汽车的需求已经减弱。但大众仍然相信其今年 14 万辆电动汽车的目标是可能的。尽管如此，这家汽车制造商警告称，战争和中国的封锁可能“对本年度的商业活动产生负面影响”，这是一个“持续的风险”。

与此同时，据报道，在德国，特斯拉正在寻求大规模扩大其在柏林附近的制造能力。据当地媒体 RBB (Rundfunk Berlin-Brandenburg) 报道，这家电动汽车制造商希望在现有场地附近购买约 100 公顷的土地，占地 300 公顷。尽管现有土地上有很多可用空间，但当地媒体表示，特斯拉希望保留这块土地，以供未来汽车工厂的扩张之用。额外的区域很可能用于存储设施。与最初的土地购买一样，仍有许多障碍需要克服，包括立法和环境。就可能的购买价格而言，RBB 表示，如果州政府要求与最初 300 公顷土地的价格相同，特斯拉将不得不为额外的土地支付约 1300 万欧元。