天下電池，唯高能量密度不破？

特斯拉CEO馬斯克在推特上又透露了一個(gè)動(dòng)力電池的重磅信息，信息主要體現(xiàn)在：

能量密度400Wh/kg；具有高循環(huán)壽命；批量生產(chǎn)在即（不止存在于實(shí)驗(yàn)室中）；可能需要3到4年。

也就是說，該動(dòng)力電池壽命長，能量密度高，或在3到4年內(nèi)批量生產(chǎn)。

特斯拉Model3中使用的松下2170電池的能量密度在2018年底約為250Wh/kg，而最近的估計(jì)則為260Wh/kg。因此，如果這些估算正確的話，400Wh/kg意味著特斯拉電池能量密度提高50％。

馬斯克曾多次表示，電池的能量密度需要提高到400Wh/kg以上才能實(shí)現(xiàn)可行的商業(yè)電動(dòng)飛行。所以，這款電池很有可能會(huì)被裝載到電動(dòng)飛機(jī)上？

值得注意的是，松下對(duì)《路透社》透露，它計(jì)劃在5年內(nèi)將其為特斯拉提供的2170電池的能量密度提高20％。這與馬斯克暗示的?50％的改善還相距甚遠(yuǎn)?；蛟S，這意味著特斯拉期望自己實(shí)現(xiàn)這一成就。

靠近特斯拉秘密實(shí)驗(yàn)室？

實(shí)際上，創(chuàng)造這項(xiàng)新電池技術(shù)的公司是一家叫做Amprius的前沿電池制造公司。它就是幕后的“大腦”。

而發(fā)現(xiàn)特斯拉新電池技術(shù)幕后公司的過程也是非常有趣。據(jù)了解，特斯拉先在官網(wǎng)上發(fā)布一張背景為黑色，布滿白色散點(diǎn)形成的沙丘狀條線，印有“2020AnnualMeetingofStockholdersandBatteryDay”的宣傳圖。這張宣傳圖引發(fā)海外人士的興趣，于是他們深扒了圖片，最終揭示出它的隱藏的秘密。

他們從海報(bào)中去掉背景和文字，修改對(duì)比度，之后通過谷歌搜索，發(fā)現(xiàn)整個(gè)圖形接近一種硅納米線的材料。這種材料就指向Amprius公司。

到這里事情還沒有結(jié)束。這家公司與特斯拉又有什么關(guān)系？

根據(jù)一份弗里蒙特的分區(qū)管理許可報(bào)告，Amprius的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造子公司AmpriusTechnologies作為申請(qǐng)人，尋求在海灣工業(yè)區(qū)建立鋰離子電池研發(fā)設(shè)施。Amprius從事研發(fā)高空無人機(jī)和飛行出租車等航空航天器所需的鋰離子電池。

航拍圖片顯示，Amprius選址的北方就是特斯拉位于PageAve和KatoRoad的電池制造工廠和秘密電池實(shí)驗(yàn)室。它直接將辦公室搬到了特斯拉電池實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)特斯拉也將在該工廠舉辦電池日活動(dòng)。

AmpriusTechnologies選址

Amprius有何獨(dú)到之處？

Amprius在官網(wǎng)上給自己的定位是“能量密度和循環(huán)壽命的游戲改變者”。它用來徹底改變電池，創(chuàng)造最高能量密度鋰離子電池的技術(shù)是100％硅納米線技術(shù)。

Amprius將納米技術(shù)和電池的電化學(xué)結(jié)合起來，并研究該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?！癆mpriusTechnologies電池是在包含100％硅納米線陽極的專利技術(shù)平臺(tái)上開發(fā)的，與任何其他鋰離子電池技術(shù)相比，它以更少的重量和體積提供了更多的能量和功率。AmpriusTechnologies電池提供的能量密度比帶有碳陽極的標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池高出50％?！?/p>

使用電子顯微鏡掃描的AmpriusTechnologies的硅納米線陽極的橫截面圖像

其實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)研究方向自它的成立就確定了下來。其創(chuàng)始人崔屹，斯坦福大學(xué)華人教授，在哈佛大學(xué)和加州伯克利大學(xué)讀博和從事博士后研究期間，從事納米材料的合成工作。后經(jīng)勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室主任StevenChu的啟發(fā)，他開始將納米技術(shù)與電池結(jié)合起來。

他認(rèn)為，鋰離子電池的主要限制因素是可以保留在電池電極中的鋰量。在常規(guī)電池中，陽極由石墨制成，但它存儲(chǔ)的能量有限制。硅的存儲(chǔ)容量約為石墨的10倍，但它有一個(gè)主要缺點(diǎn)：充電時(shí)，硅會(huì)急劇膨脹，導(dǎo)致硅破裂并使電池失效。一些公司試圖將硅與石墨混合，但是這些電池?zé)o法發(fā)揮硅可能具有的100％存儲(chǔ)容量能力。

來自Amprius官網(wǎng)

2007年，斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，利用納米技術(shù)，他們能夠在微小的硅納米線中存儲(chǔ)鋰。這些納米線的厚度約為一張紙的千分之一。硅納米線吸收鋰后仍會(huì)膨脹，但納米技術(shù)可防止硅破裂。它的優(yōu)勢(shì)在于：

活性硅含量最高的材料——100％的硅：由于硅是能量密度的最佳材料，因此納米線技術(shù)使用100％的硅意味著可以提供當(dāng)今世界上能量密度最高的電池。

高導(dǎo)電性和連接性：Amprius的硅無需粘合劑即可直接連接至基材。這意味著沒有任何東西可以阻止電流流動(dòng)。納米線技術(shù)具有市場上最高的能量/功率比。

出色的循環(huán)壽命：AmpriusTechnologies100％硅納米線電池具有出色的循環(huán)壽命，并且會(huì)不斷提高。在包括美國國家實(shí)驗(yàn)室和主要航空航天公司在內(nèi)的多個(gè)組織的實(shí)際使用中已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。

據(jù)其官網(wǎng)圖片顯示，Amprius的硅納米線電池體積能量密度可達(dá)到1200~1400Wh/L，重量能量密度超過450Wh/kg。

據(jù)報(bào)道，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)給它引來了超過1億美元的融資，投資人包含美國最大風(fēng)投公司KPCB、Trident投資公司、VantagePoint投資公司、Google前CEOEricSchmidt、InnovationEndeavors、SAIFPartners、盈富泰克、空中客車公司。

在中國也能同步？

除了美國本土的技術(shù)研發(fā)、合作、融資外，它最早從2011年在中國開始布局。

其中，它在南京開設(shè)兩家公司，安普瑞斯（南京）航運(yùn)動(dòng)力有限公司，負(fù)責(zé)技術(shù)進(jìn)出口、船用配套設(shè)備制造、電池制造、銷售、新能源汽車換電設(shè)施銷售等；安普瑞斯（南京）動(dòng)力能源有限公司負(fù)責(zé)技術(shù)進(jìn)出口、電池制造、電池銷售。

2014年，Amprius與和無錫產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司共同出資組建安普瑞斯無錫有限公司，投資總額2億美元，主營電池系統(tǒng)管理軟件技術(shù)的研發(fā)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品的鋰離子電池的開發(fā)、生產(chǎn)、以及上述產(chǎn)品的批發(fā)、進(jìn)出口業(yè)務(wù)及售后維護(hù)服務(wù)等。據(jù)說它的產(chǎn)品已用于部分移動(dòng)設(shè)備中。

當(dāng)透視Amprius后，可以發(fā)現(xiàn)它與Maxwell的干電極技術(shù)和超級(jí)電容存在極大的相似之處：推崇具有深意的新電池技術(shù)，大力提高能量密度，以及對(duì)特斯拉電池性能的提高短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有立竿見影的作用。

或許正因如此，馬斯克在推特里沒有非常確信，而是用了“Probably3to4years”。