电动车电池行业正加快把目光投向硅基负极。相比仍被视为下一代终极方案的全固态电池,硅基负极被普遍认为更有希望率先实现大规模商业化,并在续航能力和充电效率上带来更直接的提升。
据电动车专业媒体InsideEV报道,当地时间18日,General Motors(GM)表示,已将硅基负极视为短中期下一代电池技术的重要方向之一。
GM电池与可持续业务负责人Kurt Kelty近日在美国旧金山举行的“GM Empower Conference”上表示,硅基材料将成为下一代负极技术的重要组成部分,未来短中期内,动力电池中硅基负极的占比预计将持续上升。
在动力电池中,负极承担着锂离子存储与释放的作用。当前车用电池负极仍以石墨为主。石墨在稳定性和能量密度方面具备优势,但其开采和加工高度集中于少数国家,相关供应链风险长期受到关注。尤其是在电池用石墨加工领域,全球超过90%的产能集中在中国。业内普遍认为,提高硅基材料占比,有望显著提升电池能量密度。
与石墨相比,硅在相同体积下可以储存更多锂离子,因此被视为提升续航和充电效率的有效路径。不过,硅在充电过程中体积膨胀明显,这也使得行业当前更倾向于采用硅与石墨混合的方案,而非直接走纯硅路线。
从商业化进展看,硅基负极已进入部分应用阶段。相关技术已在部分高端智能手机电池中落地,在车用动力电池领域的导入范围也在逐步扩大。
由于全固态电池距离全面商业化仍需数年时间,硅基负极因此被视为更现实、也更具落地性的下一代电池升级方案。
多家电池企业也已公布相关性能数据。美国电池初创公司Amprius Technologies表示,续航约310英里(约499公里)的电动车,如果采用其硅基负极电池,续航里程最高可提升至574英里(约924公里)。另一家美国企业Sila称,在不增加电池包尺寸的情况下,采用高硅负极材料可将续航提升约20%。
实际车型应用也已出现。英国高性能电动超跑McMurtry Spéirling采用Group14与Molicel的硅基负极技术后,零至60英里/小时(约97公里/小时)加速仅需1.55秒。
Mercedes-Benz也在新款AMG GT电动车上采用了含硅负极方案。公司表示,该车型最高支持600kW级超快充,可在约11分钟内将电量从10%充至80%。
不过,硅基负极要进一步打开市场,仍面临规模化制造和成本控制两大挑战。当前,这类电池更多用于高性能车型,行业正推动其向更广泛的大众化电动车市场渗透。
Sila表示,依托位于美国华盛顿州Moses Lake的工厂,公司目前已具备硅基负极材料产能,最多可满足5万辆电动车的配套需求;未来还计划根据市场需求,把产能进一步扩大至可服务最多250万辆电动车的规模。该公司已与Mercedes-Benz、Panasonic等企业签署供货合同。
Group14也已在韩国通过与SK的合资生产设施启动硅基负极材料量产。该工厂按年产能最高10GWh规模设计,可为超过10万辆电动车提供相关电池材料。
与此同时,GM仍坚持不过度依赖单一电池化学体系的策略。Kurt Kelty表示,GM将根据不同车型和使用场景,组合采用多种电池技术。当前,GM在主力电动车型上采用高镍电池,在Chevrolet Bolt上使用磷酸铁锂(LFP)电池,并计划在将于2028年推出的大型SUV和皮卡上导入低成本锂锰富集(LMR)电池。近期,GM还公布了面向电网储能系统(ESS)的钠离子电池开发计划。
在推进硅基负极的同时,GM并未放缓对全固态电池的研发。Kurt Kelty表示,实验室内已有多款全固态电池原型正在测试,公司将持续跟踪并验证最新技术进展。
业内普遍预计,动力电池技术路线短期内难以收敛到单一方案。作为能够在较短时间内改善续航和充电表现的现实路径,硅基负极正在快速升温;而全固态电池仍将作为更长期的下一代技术持续推进。未来行业竞争的焦点,或将集中在硅基负极的量产扩张、成本下降以及向大众车型导入的速度上。