電動汽車是一項快速發展的業務，得益于新材料，它提供了光明的未來，尤其是在能源、電池和熱管理設計領域。一些公司正在開發用于組件冷卻和電池化學的新型材料，目標是在最低工作溫度下實現最佳效率。

OneD Battery Sciences 開發了一種新技術，可以提高電動汽車 (EV) 電池的效率。專有和專利技術，稱為 Sinanode，是電池制造過程中的一個步驟，將硅納米線融合到用于陽極的商業石墨粉末上，提高了能量密度和壽命，同時降低了 EV 電池的成本。據OneD Battery Sciences稱，這項技術可以將陽極的能量密度提高三倍，同時每千瓦時的成本也減半。OneD Battery Sciences 的首席執行官 Vincent Pluvinage 與 Power Electronics News 就電動汽車電池市場的下一個挑戰進行了交談。

電動汽車是其常見的汽油動力同類產品的環保替代品，但它們缺乏一個關鍵特征：便利性。電動汽車基礎設施和電池容量無法與當前車輛相媲美。雖然似乎到處都有加油站，但電動汽車充電站還不常見，這意味著司機必須在出行前做好詳細的充電計劃。具有快速充電和遠程電池的高效（和可持續）基礎設施將有助于電動汽車的成功。

OneD Battery Sciences 的 Vincent Pluvinage

電力電子報：現在電動汽車電池的市場情況如何？

Vincent Pluvinage：據Meticulous Research稱，預計到 2028 年，電動汽車電池市場的年銷售額將超過 1750 億美元。隨著汽車制造商努力實現在 2035 年或更早之前實現新車和貨車銷售 100% 零排放的目標，滿足這一需求的關鍵將取決于制造具有較低碳足跡的高性能電動汽車電池的成本。

隨著亞洲在當今的電動汽車電池生產方面處于領先地位，包括美國在內的其他國家必須加大力度，以在提供頂級電動汽車電池方面展開競爭。為此，我預計美國將開設更多工廠并改進當前的電動汽車電池材料，這將降低當今電動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？下一個趨勢是什么？

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

Sinanode是一種制造工藝，它簡化了使用硅技術的過程，以滿足市場對更高效、更具成本效益的電動汽車電池的需求。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。由于每個石墨顆粒上有幾十萬根導線，陽極中存儲的能量和充電速度都會增加。該技術利用了現有的電動汽車供應鏈，同時使客戶能夠設計自己的路線圖，更快地改進電動汽車電池。

此外，Sinanode 包括實現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 10 億美元的資本設備成本。我預計，這種用干電極涂層代替濕電極涂層的趨勢會導致更高效的電動汽車電池生產和更高效的制造。

Sinanode 步驟

PEN：電動汽車電池制造商在擴大或縮小規模方面有哪些不同的方法？

Pluvinage：消費者要求他們的新電動汽車具有更快的充電速度、更長的續航里程，最重要的是，價格更實惠。反過來，汽車制造商也在尋求新的創新解決方案來滿足消費者的需求。然而，為許多汽車制造商創建一個新的汽車市場是一個未知領域，并且以具有成本效益的方式這樣做需要時間、規模和新的制造系統。

在考慮擴大規模以供應數百萬輛電動汽車所需的有意義數量時，必須設計、制造和測試新設備。這增加了風險、前期投資和維護成本。此外，這些解決方案的高能耗成本和低產量帶來了顯著的碳足跡。

與其試圖取代現有的供應商，OEM 必須使用一種工藝，用一種可擴展的技術來取代硅添加劑開發中低效的步驟，從而提高性能并降低電動汽車中使用的材料和電池的成本。OneD 已經用 Sinanode 做到了這一點。Sinanode 是使用多家供應商提供的商業制造 CVD 設備開發的，并且僅使用以極具吸引力的成本大量提供的硅烷和氮氣。這減少了將 Sinanode 步驟擴大到 EV 數量所需的投資和時間，同時與當今 EV 電池中使用的最具競爭力的陽極成本相比，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，同時利用當前價值鏈的各個方面，包括已經大規模生產的石墨粉和現有的制造投資。這是提高陽極能量密度和充電速度的最實用方法，同時還降低了大型電動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鏈問題的路線圖是什么？

Pluvinage：供應鏈中斷在 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 級石墨等關鍵 EV 電池材料的供應受限和價格飆升所取代.

世界上幾乎所有加工的EV級石墨都來自中國，這是一個戰略供應鏈問題。因此，減少對通過海洋運輸的不斷增加的電動汽車石墨數量的依賴至關重要。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，當與納米硅結合時，需要較少量的石墨。其次，每千瓦時硅石墨復合材料的成本低于使用純石墨時的成本。第三，在提高充電速度的同時，減少了電動汽車電池的重量和碳足跡。

事實上，業內專家預測，未來三年，電動汽車陽極中的硅含量和采用硅石墨陽極的電動汽車數量都將大幅增加。電動汽車制造商和材料供應商面臨的最艱巨的供應鏈挑戰是在不增加電動汽車電池制造和安全風險的情況下大規模生產。

由于 OneD 的 Sinanode 工藝利用了當前 EV 電池工廠的運營并可在全球范圍內應用，OneD 具備克服任何供應鏈障礙的能力。我預計 Sinanode 將成為生產具有競爭力、小型、廉價的長續航電動汽車以及配備快速充電電池的快速高端電動汽車的唯一途徑。

筆會：OneD 2021 年的亮點是什么？公司對 2022 年的期望是什么？

Pluvinage：2021 年，應 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工廠。摩西湖設施將于 2022 年上半年開始生產。

每個試點設施都將有能力為數千個 EV 電池組處理足夠的硅石墨負極材料，以進行最終鑒定，這是商業生產之前需要 18 個月的一個步驟。在此步驟中，OneD 及其工業合作伙伴將建造并委托一個大型工廠，以支持數百萬輛電動汽車的硅石墨負極材料的加工。該生產工廠計劃于 2024 年全面投入運營。

通過為每個電動汽車客戶提供自己的石墨加工和添加硅納米線的試驗設施，OneD 能夠在不中斷每個電動汽車客戶的供應鏈的情況下優化差異化的新陽極材料。事實上，OneD 正在三大洲擴展其制造業務，實現本地化供應鏈并降低運輸成本和戰略問題。

展望未來，OneD 預計將繼續與多家汽車合作伙伴一起在其試點設施中運營，并將繼續完善其突破性的 Sinanode 技術，以滿足市場對更高效、更具成本效益的電動汽車電池的需求。

審核編輯 黃昊宇