電動(dòng)汽車是一項(xiàng)快速發(fā)展的業(yè)務(wù)，得益于新材料，它提供了光明的未來，尤其是在能源、電池和熱管理設(shè)計(jì)領(lǐng)域。一些公司正在開發(fā)用于組件冷卻和電池化學(xué)的新型材料，目標(biāo)是在最低工作溫度下實(shí)現(xiàn)最佳效率。

OneD Battery Sciences 開發(fā)了一種新技術(shù)，可以提高電動(dòng)汽車 (EV) 電池的效率。專有和專利技術(shù)，稱為 Sinanode，是電池制造過程中的一個(gè)步驟，將硅納米線融合到用于陽極的商業(yè)石墨粉末上，提高了能量密度和壽命，同時(shí)降低了 EV 電池的成本。據(jù)OneD Battery Sciences稱，這項(xiàng)技術(shù)可以將陽極的能量密度提高三倍，同時(shí)每千瓦時(shí)的成本也減半。OneD Battery Sciences 的首席執(zhí)行官 Vincent Pluvinage 與 Power Electronics News 就電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的下一個(gè)挑戰(zhàn)進(jìn)行了交談。

電動(dòng)汽車是其常見的汽油動(dòng)力同類產(chǎn)品的環(huán)保替代品，但它們?nèi)狈σ粋€(gè)關(guān)鍵特征：便利性。電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施和電池容量無法與當(dāng)前車輛相媲美。雖然似乎到處都有加油站，但電動(dòng)汽車充電站還不常見，這意味著司機(jī)必須在出行前做好詳細(xì)的充電計(jì)劃。具有快速充電和遠(yuǎn)程電池的高效（和可持續(xù)）基礎(chǔ)設(shè)施將有助于電動(dòng)汽車的成功。

OneD Battery Sciences 的 Vincent Pluvinage

電力電子報(bào)：現(xiàn)在電動(dòng)汽車電池的市場(chǎng)情況如何？

Vincent Pluvinage：據(jù)Meticulous Research稱，預(yù)計(jì)到 2028 年，電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的年銷售額將超過 1750 億美元。隨著汽車制造商努力實(shí)現(xiàn)在 2035 年或更早之前實(shí)現(xiàn)新車和貨車銷售 100% 零排放的目標(biāo)，滿足這一需求的關(guān)鍵將取決于制造具有較低碳足跡的高性能電動(dòng)汽車電池的成本。

隨著亞洲在當(dāng)今的電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)方面處于領(lǐng)先地位，包括美國在內(nèi)的其他國家必須加大力度，以在提供頂級(jí)電動(dòng)汽車電池方面展開競(jìng)爭(zhēng)。為此，我預(yù)計(jì)美國將開設(shè)更多工廠并改進(jìn)當(dāng)前的電動(dòng)汽車電池材料，這將降低當(dāng)今電動(dòng)汽車電池的成本和碳足跡。

潘：就成本和回收利用而言，最好的材料是什么？下一個(gè)趨勢(shì)是什么？

加溫：電動(dòng)汽車電池的制造需要大量的石墨，這種材料在電池充電時(shí)將能量?jī)?chǔ)存在陽極中。一種制造工藝正在增加電動(dòng)汽車電池中的硅含量，這一工藝已獲得發(fā)展，甚至被一些人視為生產(chǎn)滿足高性能市場(chǎng)需求的電動(dòng)汽車所需的突破。盡管之前認(rèn)為大規(guī)模采用成本過高，但OneD已經(jīng)找到了一種解決方案，可以在電動(dòng)汽車電池中添加大量硅納米線，以產(chǎn)生更高的能量密度陽極，從而增加電池范圍并縮短充電時(shí)間。

Sinanode是一種制造工藝，它簡(jiǎn)化了使用硅技術(shù)的過程，以滿足市場(chǎng)對(duì)更高效、更具成本效益的電動(dòng)汽車電池的需求。該工藝通過熔合大量非常小的硅納米線來為商用石墨增壓。由于每個(gè)石墨顆粒上有幾十萬根導(dǎo)線，陽極中存儲(chǔ)的能量和充電速度都會(huì)增加。該技術(shù)利用了現(xiàn)有的電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈，同時(shí)使客戶能夠設(shè)計(jì)自己的路線圖，更快地改進(jìn)電動(dòng)汽車電池。

此外，Sinanode 包括實(shí)現(xiàn)干電極涂層和多層陽極的專利步驟，這大大降低了每家工廠高達(dá) 10 億美元的資本設(shè)備成本。我預(yù)計(jì)，這種用干電極涂層代替濕電極涂層的趨勢(shì)會(huì)導(dǎo)致更高效的電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)和更高效的制造。

Sinanode 步驟

PEN：電動(dòng)汽車電池制造商在擴(kuò)大或縮小規(guī)模方面有哪些不同的方法？

Pluvinage：消費(fèi)者要求他們的新電動(dòng)汽車具有更快的充電速度、更長(zhǎng)的續(xù)航里程，最重要的是，價(jià)格更實(shí)惠。反過來，汽車制造商也在尋求新的創(chuàng)新解決方案來滿足消費(fèi)者的需求。然而，為許多汽車制造商創(chuàng)建一個(gè)新的汽車市場(chǎng)是一個(gè)未知領(lǐng)域，并且以具有成本效益的方式這樣做需要時(shí)間、規(guī)模和新的制造系統(tǒng)。

在考慮擴(kuò)大規(guī)模以供應(yīng)數(shù)百萬輛電動(dòng)汽車所需的有意義數(shù)量時(shí)，必須設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試新設(shè)備。這增加了風(fēng)險(xiǎn)、前期投資和維護(hù)成本。此外，這些解決方案的高能耗成本和低產(chǎn)量帶來了顯著的碳足跡。

與其試圖取代現(xiàn)有的供應(yīng)商，OEM 必須使用一種工藝，用一種可擴(kuò)展的技術(shù)來取代硅添加劑開發(fā)中低效的步驟，從而提高性能并降低電動(dòng)汽車中使用的材料和電池的成本。OneD 已經(jīng)用 Sinanode 做到了這一點(diǎn)。Sinanode 是使用多家供應(yīng)商提供的商業(yè)制造 CVD 設(shè)備開發(fā)的，并且僅使用以極具吸引力的成本大量提供的硅烷和氮?dú)?。這減少了將 Sinanode 步驟擴(kuò)大到 EV 數(shù)量所需的投資和時(shí)間，同時(shí)與當(dāng)今 EV 電池中使用的最具競(jìng)爭(zhēng)力的陽極成本相比，將 EV 陽極的成本降低了近 50%。

通過 Sinanode，OneD 正在重新定義電池的性能和成本，同時(shí)利用當(dāng)前價(jià)值鏈的各個(gè)方面，包括已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)的石墨粉和現(xiàn)有的制造投資。這是提高陽極能量密度和充電速度的最實(shí)用方法，同時(shí)還降低了大型電動(dòng)汽車電池制造廠的陽極成本和碳足跡。

PEN：您明年從材料角度解決供應(yīng)鏈問題的路線圖是什么？

Pluvinage：供應(yīng)鏈中斷在 2021 年給幾家汽車公司帶來了真正的問題。到 2022 年，芯片短缺將被鋰、鎳、鈷和 EV 級(jí)石墨等關(guān)鍵 EV 電池材料的供應(yīng)受限和價(jià)格飆升所取代.

世界上幾乎所有加工的EV級(jí)石墨都來自中國，這是一個(gè)戰(zhàn)略供應(yīng)鏈問題。因此，減少對(duì)通過海洋運(yùn)輸?shù)牟粩嘣黾拥碾妱?dòng)汽車石墨數(shù)量的依賴至關(guān)重要。出于多種原因，將納米硅添加到石墨中提供了一種解決方案。首先，當(dāng)與納米硅結(jié)合時(shí)，需要較少量的石墨。其次，每千瓦時(shí)硅石墨復(fù)合材料的成本低于使用純石墨時(shí)的成本。第三，在提高充電速度的同時(shí)，減少了電動(dòng)汽車電池的重量和碳足跡。

事實(shí)上，業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，未來三年，電動(dòng)汽車陽極中的硅含量和采用硅石墨陽極的電動(dòng)汽車數(shù)量都將大幅增加。電動(dòng)汽車制造商和材料供應(yīng)商面臨的最艱巨的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)是在不增加電動(dòng)汽車電池制造和安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下大規(guī)模生產(chǎn)。

由于 OneD 的 Sinanode 工藝?yán)昧水?dāng)前 EV 電池工廠的運(yùn)營并可在全球范圍內(nèi)應(yīng)用，OneD 具備克服任何供應(yīng)鏈障礙的能力。我預(yù)計(jì) Sinanode 將成為生產(chǎn)具有競(jìng)爭(zhēng)力、小型、廉價(jià)的長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)汽車以及配備快速充電電池的快速高端電動(dòng)汽車的唯一途徑。

筆會(huì)：OneD 2021 年的亮點(diǎn)是什么？公司對(duì) 2022 年的期望是什么？

Pluvinage：2021 年，應(yīng) EV 客戶的要求，OneD 在帕洛阿爾托加工了大量石墨以添加硅納米線，并開始在華盛頓州摩西湖建造更多的試點(diǎn)工廠。摩西湖設(shè)施將于 2022 年上半年開始生產(chǎn)。

每個(gè)試點(diǎn)設(shè)施都將有能力為數(shù)千個(gè) EV 電池組處理足夠的硅石墨負(fù)極材料，以進(jìn)行最終鑒定，這是商業(yè)生產(chǎn)之前需要 18 個(gè)月的一個(gè)步驟。在此步驟中，OneD 及其工業(yè)合作伙伴將建造并委托一個(gè)大型工廠，以支持?jǐn)?shù)百萬輛電動(dòng)汽車的硅石墨負(fù)極材料的加工。該生產(chǎn)工廠計(jì)劃于 2024 年全面投入運(yùn)營。

通過為每個(gè)電動(dòng)汽車客戶提供自己的石墨加工和添加硅納米線的試驗(yàn)設(shè)施，OneD 能夠在不中斷每個(gè)電動(dòng)汽車客戶的供應(yīng)鏈的情況下優(yōu)化差異化的新陽極材料。事實(shí)上，OneD 正在三大洲擴(kuò)展其制造業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)本地化供應(yīng)鏈并降低運(yùn)輸成本和戰(zhàn)略問題。

展望未來，OneD 預(yù)計(jì)將繼續(xù)與多家汽車合作伙伴一起在其試點(diǎn)設(shè)施中運(yùn)營，并將繼續(xù)完善其突破性的 Sinanode 技術(shù)，以滿足市場(chǎng)對(duì)更高效、更具成本效益的電動(dòng)汽車電池的需求。

審核編輯 黃昊宇