美国电池又有重大突破？能量密度超520Wh/kg，可用现有产线生产！_新能源|新材料|电动汽车

【美国电池又有重大突破？能量密度超520Wh/kg，可用现有产线生产！】

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美国Paraclete Energy公司近期宣布推出了一款新型的锂离子电池负极材料，该材料的能量密度令人震惊地超过了520Wh/kg ，而生产成本只有传统石墨负极的三分之二。
如果将此项材料应用于电动汽车电池中，续航里程将大幅提升。
这项材料的量产时间仅在4个月之后。
在锂离子电池中，正极和负极是影响能量密度的两个重要因素。
要想实现高能量密度，就必须优化正极和负极两个方面。
这项新型的锂离子电池负极材料具有什么样的优势，又能如何推动电动汽车产业的发展?

新材料能量密度大幅提升。锂离子电池中，正极一般使用镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸钠(NCA)等材料;
而负极则主要是采用石墨。
其中，正极材料的能量密度通常要略高于负极材料。
目前，主流电动汽车所使用的锂离子电池，其正极为NCM811材料，其综合能量密度为205Wh/kg左右，而主流石墨负极则基本在130Wh/kg左右。
但根据美国Paraclete Energy公司推出的新型硅负极材料，能量密度已经达到了一项历史新高，超过了520Wh/kg ，比起目前主流的石墨负极提高了2-3倍之多。
如果将此项技术成功应用于电动汽车电池中，可以实现续航里程的大幅提升。
例如，如果使用现在特斯拉model Y电池，其中正极为NCM811和负极为石墨，综合能量密度为235Wh/kg ，如果将此项新型添加剂普遍应用于电池中，那么即使不考虑结构上的改变，能够实现的性能改进也将在354Wh/kg-524Wh/kg之间。
Paraclete Energy公司的产品经理Alex Salas在接受采访时称:“我们的目标是将能量密度提升到500Wh/kg或更高。 ”
他还表示:“硅纳米颗粒可以替代5%-100%的石墨，此时，能量密度会随着替代比例的不同逐渐提高。 ”

尽管当前市场上已有不少供应商推出了“高硅”负极，但是Paraclete Energy却自信地声称自己已经走在了行业前列，并且已经完成了商业化推进过程，而其他企业则可能需要数年时间才能迎头赶上。
Paraclete Energy的董事总经理Michael Calabrese补充道:“我们所推出的新材料并不新鲜，目前市场上也有不少公司提供类似产品，但我们与他们不同的是，我们曾经是全球最大的石墨供应商之一。 ”
Calabrese进一步解释道:“这一系列的技术都是我们自己开发出来的。 ”
Paraclete Energy成立于2017年，总部位于德克萨斯州达拉斯，是著名美国投资公司Masterson Holdings旗下的全资子公司。
Paraclete Energy还在4月召开的一次商业会议上正式向公众推出了这款新型硅基负极材料，并承诺该材料生产过程与传统石墨生产工艺高度兼容，可以直接应用于现有生产线。
该材料可以与现有的锂离子电池生产设备兼容，大大降低了生产改造成本，从而使商业化进程加快。
Calabrese还指出:“我们的产品将以35美元/千瓦时的成本投放市场，这一价格要低于主流石墨产品的53美元/千瓦时。 ”
据悉， Paraclete Energy与美国阿贡国家实验室共同进行了该硅基负极产品测试，其结果显示:在长循环期间材料具有接近100%的库伦效率，并几乎没有衰减。

在8C超快充测试中，该材料表现出色，在仅用6分钟充电后，其性能仍然优异，对于电动汽车来说这意味着充电时间大大缩短，大幅提升充电效率。
那么，这款新材料到底是什么呢?
Paraclete Energy又如何将其商业化呢?
据悉，该公司对该产品进行了数年的攻关，并不断完善其研究。

通过与美国阿贡国家实验室合作进行测试和验证，该公司证明了自身产品在性能上优于市场上其他竞争者的能力，并将其推向越来越广泛的市场。
该产品是一种基于纳米硅颗粒的新型复合材料，可与现有的石墨负极替换，例如，通过将5%-15%的石墨替换为纳米硅颗粒，可以提升电池能量密度15%-25% 。

Calabrese表示，该材料经过商业验证，并符合行业标准，能够被广泛应用于各类型电池生产中，而不会产生任何副作用。
在与现有生产过程兼容方面，该材料比其他竞争者更具优势，这是Paraclete Energy公司对自己产品的一大引以为傲之处。
硅基负极材料相比于传统碳基负极来说，由于具有层状结构，可以储存更多的锂离子，因此能够提升锂离子电池的能量密度。
然而，由于硅在充放电过程中体积变化大、伴随体积膨胀、收缩等问题，会造成锂离子嵌入和析出困难、导电性下降等，从而导致急性损耗、最终降解等问题，因此，将负极掺入一定比例的硅基材料，可以有效地缓解这些问题。
Calabrese补充道，这些问题随着掺入硅含量的增加而变得更加严重，但Paraclete公司的创新技术克服了这一难点，实现了突破。

技术革新促进汽车电池发展。毫无疑问， Paraclete Energy公司推出的新型硅基负极材料对于锂离子电池领域无疑是一项重大突破，其潜在应用范围非常广泛。
该新材料一旦投产后，将能够完全兼容现有锂离子电池生产线，并且其开发过程中充分考虑到了商业应用，因此一旦量产后将会迅速进入到市场上。
然而，这项新材料的发展势头并非没有竞争对手，目前还有很多公司正在争相研发新型高能量密度锂离子电池，以期能够在市场份额上占据一席之地。
在全球范围内，中国企业也不甘示弱，其中宁德时代和南方科技大学正在复制Paraclete公司的技术路径，希望能够研发出相似甚至更优秀的新型电池。
如果Paraclete公司的新型硅基负极材料得到广泛应用，那么整个电动汽车领域将会迎来革命性的变革，其中关键在于两个方面:
第一，该新材料可以使现有平台得到更好的利用，从而实现当前特斯拉电动汽车续航里程的大幅提升;
第二，该新材料允许各个厂商在保留显著利益的前提下做出让步，从而使他们能够在不牺牲自己的利益的情况下，再次把自己置入焦点之中，从而迎来新能源汽车蓬勃发展的风头。
Calabrese还透露该新材料已经得到了大型汽车制造商和OEM厂商的一致认可，并称他们非常期待Paraclete能源的这一新技术能够尽快实现量产投放市场。
此次欲量产的消息引发了众多业内人士的广泛关注，不仅是因为该新材料本身具有较大的市场竞争力，更是因为其背后代表着锂离子电池产业的一次重大变革。
众所周知，锂离子电池一直以来都是制约电动汽车发展的一个瓶颈，而此次Paraclete公司的这一突破，无疑会让更多的人看到未来新能源汽车产业的发展前景，对整个新能源汽车行业都将起到积极的推动作用。
Paraclete未来展望。对于Paraclete Energy这家美国企业来说，他们无疑是国内新兴企业中的“佼佼者” ，但是面临着中国企业的激烈竞争，他们依然保持着乐观态度。
Calabrese指出，中国企业在市场占有率和技术研发方面都处于领先地位，但是他们并不担心，因为Paraclete Energy拥有数年的行业经验和技术积累，相信能够继续引领行业潮流。
Calabrese说:“我们相信，只要我们保持技术领先地位，并兼顾商业化经验，就能够在激烈竞争中立于不败之地。 ”
对于全球范围内的东南亚、欧洲以及北美等地区所面临的问题，包括美国政府对本国制造业、能源创新以及技术研发等方面所采取的一系列政策，都会对各个国家及地区之间新能源产业形成巨大差异。
这些政策主要体现在对于绿色经济、制定固定价格以及刺激国内制造业生产等措施，这些都会对各地区新能源企业的发展产生深远影响。

在这方面，中国政府不断加大对新能源汽车产业的政策支持力度，包括提供研发资金和税收优惠等措施，以鼓励更多企业投入到新能源汽车研发中，这也使中国市场对于新能源汽车相关产品有着巨大的需求和吸引力。
对于其他地区来说，美国政府所采取的一系列政策也会促进本土企业投资研发新技术，推动新能源汽车产业发展，这可能会进一步巩固美国产业优势，而欧洲对排放限制日益严格，也会促使本土企业加速推进新能源汽车研发进程。
然而，有一个问题不容忽视，那就是关于中国同类产品的大规模投产，这可能会破坏美国当地的平衡和利益结构，有可能会进一步加剧全球新能源领域市场竞争，同时，也可能有助于促进中国锂离子电池市场向可持续发展方向推进。

美国电池又有重大突破？能量密度超520Wh/kg，可用现有产线生产！

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