特斯拉或将在动力电池领域投出“利器” 这项技术究竟有何与众不同？

摘要【特斯拉或将在动力电池领域投出“利器” 这项技术究竟有何与众不同？】特斯拉2020年度股东大会将于9月23日举行，大会后将召开特斯拉的“电池日”活动。根据特斯拉及其创始人马斯克近期透露的消息，特斯拉可能在“电池日”发布基于硅纳米线的全新电池，硅纳米线也有望成为动力电池能量密度等性能提升的关键材料。（上海证券报）

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【特斯拉或将在动力电池领域投出“利器” 这项技术究竟有何与众不同？】在技术上特立独行、屡屡给人意外惊喜的特斯拉，或将在动力电池领域投出重磅“利器” 。
特斯拉2020年度股东大会将于9月23日举行，大会后将召开特斯拉的“电池日”活动。根据特斯拉及其创始人马斯克近期透露的消息，特斯拉可能在“电池日”发布基于硅纳米线的全新电池，硅纳米线也有望成为动力电池能量密度等性能提升的关键材料。
此外，有中资参与的电池技术商Amprius(安普瑞斯)亦有望和特斯拉展开合作。但对这一新技术，业内专家表达了谨慎乐观态度。
解密硅纳米线技术
据马斯克近期透露，特斯拉将在3到4年内量产能量密度400wh/kg的动力电池，相比现有体系提升50% 。
值得注意的是，特斯拉日前发布了“电池日”活动的注册页面，背景图片非常抽象，但其中却内藏玄机，相关业内人士研究后认为，这是新电池材料——硅纳米线的结构图。

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特斯拉“电池日”活动的注册页面
硅纳米线是一种新型的一维半导体纳米材料，线体直径一般在10nm左右，内晶核是单晶硅，外层有SiO2包覆层。硅纳米线的应用关键在于提高电池阳极的储电量。业内专家对小编介绍，其实硅纳米线的研究结果早在2007年12月15日就曾发表在国际权威期刊《自然纳米技术》杂志上，其主要作者就是斯坦福大学材料学家崔屹。
此前研究发现，当电池充电时，带正电的锂离子将吸附住电流中的电子，并移动到阳极。当电池放电时，锂离子放出原来吸附的电子，放出电能，并通过导电胶回到阴极。传统电池的阳极由非常薄的碳原子层组成，而储存一个锂离子需要六个碳原子。
相比之下，硅的储电潜力巨大，因为一个硅原子就能储存四个锂离子。但当研究人员用硅薄层或硅离子制成电池阳极时，大量高速运动的锂原子会将阳极的硅击碎，甚至还会破坏硅原子与底层金属基底的联系，减弱其效力。
崔屹团队发现，用须状硅线制成的电池阳极能大大改善这一状况。研究人员在不锈钢基底上培育了一大片硅纳米线，然后加入普通的电解液和电极制成简单的电池。在一系列实验中，硅纳米线不停地膨胀和收缩，但始终没有从基底脱落。崔屹团队认为，主要原因在于纳米线的形状使硅原子点阵能沿着线迅速膨胀收缩，从而缓解了结构应变，使纳米线牢牢附着在金属基底上。通过这种办法硅阳极储存的电量比传统石墨阳极要高10倍之多。
业内专家分析表示，理论上硅作为负极材料可以储存大量电能，但由于硅在充放电过程中体积变化极大，容易破碎，因此一直难以取代石墨。崔屹开发的新技术能够避免这样的硅膨胀，形象来说，使用的硅结构在纳米级上类似于一个个刷毛，给出了足够的膨胀空间，不会引发碰撞进而使硅产生破裂。
公开资料显示，特斯拉电动车此前所使用的动力电池中，能量密度最高的为由松下供货的NCA“2170”电池，其单体能量密度达到256Wh/kg，这意味着400Wh/kg电池在此基础上将能量密度提高了近50%，这一能量密度甚至足以驱动一架电动飞机。