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鋰離子電池是消費型電子產品主要應用的電池，更日益成為電動車、再生能源儲能應用首選，其運作原理是讓鋰離子在兩極之間穿梭產生電流，鋰離子首先會從陰極出發，經過中間的電解質抵達陽極，最後再折返，基本上可以將陽極當成鋰離子儲存槽，若想要提升電池容量，陽極負擔責任重大責任。
目前鋰離子電池陽極多由石墨等碳材料組成，這是因為金屬化合物存有不穩定與電導性差等缺點，而矽雖然與鋰離子結合後可話化身成「Li15Si4」、一個矽原子約可以附著 4 個鋰離子，代表電池能以少量陽極材料儲存更多的鋰離子，但不幸的是，矽在充電時體積會膨脹 300%，放電時又會縮小恢復正常，充電一次矽材料就會不堪負荷碎成粉狀，最多只用到 10% 的矽。
而這一狀況有望在 2019 年改變，美國加州新創公司 Sila Nanotechnologies 已經開發出「插入式解決方案（drop-in solution）」，打造出石墨─矽奈米複合材料，運用多孔支架為矽挪出可膨脹與縮小的空間，解決膨脹問題之餘，也能維持陽極外部尺寸和形狀，最終有望將電池容量提高 20-40%。
公司共同創辦人與喬治亞理工學院材料學教授 Gleb Yushin 表示，未來團隊可將陽極厚度減少 67%，充電速度提高 9 倍。除此之外也能抑制電極形成樹枝狀鋰晶枝，降低電池短路與爆炸的機率，進一步提升鋰離子電池安全性。目前該電池充放電循環次數更已達到 400-1,000 次，盼可在今年投入商業生產。
該公司也不是孤身一人進行研究，Sila Nanotechnologies 除了與車廠 BMW 攜手之外，也有跟製造蘋果、三星手機電池的 Amperex Technology 合作，BMW 發言人先前表示，公司將在 2023 年採用 Sila Nanotechnologies 的新型電池，盼可將電池容量提高 10-15%。
隨著電動車與再生能源崛起，電池廠商與科學家皆希望能提升鋰離子電池的效能，藉此擴大鋰電池的發展，像是挪威能源技術研究所（IFE）也看好矽極大的潛力，將矽奈米粒子與未命名材料相結合，使矽顆粒能承受較大的體積變化，並提升電池容量 3-5 倍。假如這些科學家成功將技術推向商業化，未來人們也就不用頻繁幫手機充電、電動車的續航里程也可再度拉長。
To Boost Lithium-Ion Battery Capacity by up to 70%, Add Silicon
Sila Nanotechnologies raises $70 million for next-generation battery development
（首圖為示意圖，來源：Sila Nanotechnologies）
科技新知
矽陽極有助提升電池容量 20%，新型鋰電池挑戰今年量產
- 發佈日期:2019/1/8
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：1212次
發布日期 2019 年 01 月 08 日 7:30 | 作者 Daisy Chuang |
鋰離子電池是消費型電子產品主要應用的電池，更日益成為電動車、再生能源儲能應用首選，其運作原理是讓鋰離子在兩極之間穿梭產生電流，鋰離子首先會從陰極出發，經過中間的電解質抵達陽極，最後再折返，基本上可以將陽極當成鋰離子儲存槽，若想要提升電池容量，陽極負擔責任重大責任。
目前鋰離子電池陽極多由石墨等碳材料組成，這是因為金屬化合物存有不穩定與電導性差等缺點，而矽雖然與鋰離子結合後可話化身成「Li15Si4」、一個矽原子約可以附著 4 個鋰離子，代表電池能以少量陽極材料儲存更多的鋰離子，但不幸的是，矽在充電時體積會膨脹 300%，放電時又會縮小恢復正常，充電一次矽材料就會不堪負荷碎成粉狀，最多只用到 10% 的矽。
而這一狀況有望在 2019 年改變，美國加州新創公司 Sila Nanotechnologies 已經開發出「插入式解決方案（drop-in solution）」，打造出石墨─矽奈米複合材料，運用多孔支架為矽挪出可膨脹與縮小的空間，解決膨脹問題之餘，也能維持陽極外部尺寸和形狀，最終有望將電池容量提高 20-40%。
公司共同創辦人與喬治亞理工學院材料學教授 Gleb Yushin 表示，未來團隊可將陽極厚度減少 67%，充電速度提高 9 倍。除此之外也能抑制電極形成樹枝狀鋰晶枝，降低電池短路與爆炸的機率，進一步提升鋰離子電池安全性。目前該電池充放電循環次數更已達到 400-1,000 次，盼可在今年投入商業生產。
該公司也不是孤身一人進行研究，Sila Nanotechnologies 除了與車廠 BMW 攜手之外，也有跟製造蘋果、三星手機電池的 Amperex Technology 合作，BMW 發言人先前表示，公司將在 2023 年採用 Sila Nanotechnologies 的新型電池，盼可將電池容量提高 10-15%。
隨著電動車與再生能源崛起，電池廠商與科學家皆希望能提升鋰離子電池的效能，藉此擴大鋰電池的發展，像是挪威能源技術研究所（IFE）也看好矽極大的潛力，將矽奈米粒子與未命名材料相結合，使矽顆粒能承受較大的體積變化，並提升電池容量 3-5 倍。假如這些科學家成功將技術推向商業化，未來人們也就不用頻繁幫手機充電、電動車的續航里程也可再度拉長。
To Boost Lithium-Ion Battery Capacity by up to 70%, Add Silicon
Sila Nanotechnologies raises $70 million for next-generation battery development
（首圖為示意圖，來源：Sila Nanotechnologies）
