固态电池日益成熟，但在西方，硅阳极被视为追赶中国的战略机遇

在下一代电动汽车电池技术商业化的竞赛中，硅（基）阳极似乎处于领先地位。

硅基阳极（silicon-based anode）有望提高电动汽车的动力和充电速度。近几个月来，人们对硅阳极的热情与日剧增，而对固态电池的热情似乎已经消退。

全球电动汽车销量快速增长，推动电池需求不断增加，促使汽车巨头与主要电池制造商展开全面电气化方面的合作。

虽然一些原始设备制造商（OEM）已经与固态电池开发商达成了协议，但梅赛德斯（Mercedes）、保时捷（Porsche）和通用汽车（GM）等汽车制造商都在硅基阳极上押下了重注，希望在电动汽车背后的科学领域带来革命性的变化。

咨询公司IDTechEx最近的一份报告称，先进的硅阳极材料在提高电池性能的关键领域具有“巨大”的前景，并指出汽车制造商和电池行业的主要参与者并没有忽视这种潜力。

然而，该咨询公司警告说，为了能被广泛采用，需要解决诸如循环寿命、保质期和（也许是最重要的）成本等挑战。

斯里尼瓦（Venkat Srinivasan）是位于芝加哥的美国政府阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）储能科学合作中心主任。他说，硅基阳极似乎比固态电池更有优势。

斯里尼瓦桑通过视频会议对CNBC表示：“如果有一场赛马，至少在目前，硅似乎确实领先，但我们还没有将其中任何一种商业化。”

斯里尼瓦桑说，五年前，硅阳极电池的日历寿命大约为一年，但最近的数据似乎显示，这些材料的耐用性有了显著提高，一些测试预计其日历寿命为三到四年。

与电池的循环寿命（cycle life）不同，日历寿命（calendar life）计算的是电池充电和放电的次数，而日历寿命测量的是电池随着时间的推移而退化的程度。通常，电池的日历寿命是指无论使用情况如何，电池都能以超过初始容量80%的电量运行的时间。

斯里尼瓦桑说，固态电池长期以来一直被标榜为可持续驾驶的“圣杯”，但要赶上硅阳极最近取得的进步，还有很长的路要走。

斯里尼瓦桑说：“这种转变仍然需要用固态金属电池来实现，这就是为什么我认为你会听到人们说：嘿，看起来这个承诺还没有实现。”

“这并不意味着我们无法实现目标。这可能会在几年内发生。这只是意味着，感觉像是今天的硅处于技术就绪水平（technology readiness level）的不同阶段。”

硅阳极与固态电池

目前电池阳极通常以石墨为材料。分析人士说，硅阳极理论上提供的能量密度是石墨的10倍。然而，当大量使用硅时，这些相同的材料通常会迅速退化。

Benchmark Mineral Intelligence高级研究分析师麦克纳尔蒂（Rory McNulty）通过电子邮件向CNBC表示：“硅阳极和固态电池是电动汽车电池市场的两大新兴技术趋势，旨在推动高性能电池的发展。”

麦克纳尔蒂说，通常情况下，电池的高性能是以寿命或安全为代价的。例如，硅阳极在充电时会明显膨胀，这会降低电池的寿命。

相比之下，麦克纳尔蒂说，固态电池据称大大提高了高性能电极材料电解质的稳定性，克服了使用高能量密度材料（如硅和锂）的挑战。

顾名思义，固态电池含有固体电解质，由陶瓷等材料制成。这使得它们与含有液体电解质的传统锂离子电池不同。

日本的丰田和日产都表示，他们的目标是在未来几年将固态电池投入大规模生产，而据报道，中国上汽集团在9月初表示，其MG品牌将在未来12个月内为汽车配备固态电池。

尽管如此，分析人士仍对固态电池何时能真正投入市场持怀疑态度。

战略机遇？

咨询公司Fastmarkets的电池原材料分析师格奥尔基耶夫（Georgi Georgiev）通过电子邮件告诉CNBC：“硅基阳极有望成为阳极领域的下一代技术，为快速充电提供解决方案。”

格奥尔基耶夫表示，从中国和韩国的知名阳极供应商，到台湾的辉能科技和美国制造商Group14和Sila Nanotechnologies等新兴企业，几家业内企业一直在研究硅阳极的潜力。

格奥尔基耶夫说：“特别是在西方，硅阳极领域的进步被视为追赶中国的战略机遇。中国主导着石墨基阳极供应链，中国阳极生产商占据了全球电池阳极市场的98%。”

他补充说：“然而，要实现100%硅阳极，还存在重大的技术挑战，比如硅膨胀会影响电池的寿命。目前，生产硅阳极有几种不同的路线。”

上个月，台湾电池制造商辉能科技（ProLogium）在巴黎车展上首次推出了全球首款全硅阳极电池，称其新型快速充电电池系统不仅在性能和充电效率上超越了传统的锂离子电池，而且还克服了“关键的行业挑战”。

辉能科技援引测试数据称，这款100%硅阳极电池可以在5分钟内从5%充电到60%，在8.5分钟内充电到80%。该公司将这一进步描述为“在竞争激烈的电动汽车市场上取得的无与伦比的成就”，有助于缩短充电时间，延长电动汽车的行驶里程。

Fastmarkets的格奥尔基耶夫表示，硅阳极商业化的一大问题是生产成本，以及主要的硅阳极生产商是否“能够以稳定的质量和有竞争力的价格大规模生产材料——这是原始设备制造商（OEM）的主要要求。”

他补充说：“在目前阶段，硅阳极更多地被用作石墨基阳极的添加物。在未来几年，我们预计硅在阳极中的份额会增加，但如果与石墨结合使用，100%硅阳极将需要更长的时间才能进入大众市场。”