用硅纳米线技术使电动汽车更加可持续

AZoCleantech采访了Vincent Pluvinage，首席执行官和联合创始人OneD电池科学SINANODE是一项创新技术，旨在提高电动汽车的成本效益和续航里程。

请告诉我们你自己和你在OneD电池科学公司的重要作用。

我的名字是文森特·普卢维尼奇。我是硅谷公司OneD Battery Sciences的首席执行官和联合创始人，这家公司开发了一种革命性的方法来提高电动汽车电池的效率。我们称这一过程为SINANODE——一个有效地将纳米硅添加到尺寸、形状、规模和成本都合适的电池中的制造步骤。这使得电动汽车制造商能够生产更具有成本效益、续航里程更长的电动汽车，同时满足市场对更好、更便宜的电动汽车电池的需求。

它也是唯一一家不寻求取代电动汽车电池工厂现有供应商的公司，而是利用现有电动汽车供应链流程的规模和投资，以提高电动汽车阳极材料的性能，同时降低成本和风险。

电动汽车电池行业在帮助我们实现全球气候目标方面有多重要?

对电动汽车的需求正在加速增长COP26宣言推进向100%零排放汽车的过渡，就意味着这一点。随着汽车制造商朝着2035年或更早实现新车和货车销售100%零排放的目标努力，满足这一需求的关键将取决于制造性能更高、碳足迹更低的电动汽车电池的成本。

虽然电动汽车不排放温室气体，但目前制造电动汽车电池需要大量石墨粉末。许多电动汽车级的石墨供应商使用的能源来自燃煤电厂，这有很大的碳足迹。这就是为什么降低电动汽车电池制造的能源和碳足迹至关重要。

在生产具有成本效益和效率的电池方面有什么挑战?

消费者要求他们的新型电动汽车有更快的充电速度，更长的续航里程，最重要的是，更实惠。反过来，汽车制造商也在寻找新的创新解决方案，以满足消费者的需求。然而，创造一个新的汽车市场——许多汽车制造商100%的电动汽车车队——是一个未知的领域，以成本效益的方式实现这一目标需要时间、规模和新的制造系统。

增加电动汽车电池中的硅含量是一种制造工艺，它已经获得了广泛的关注，甚至被视为生产满足市场对高性能需求的电动汽车所需的突破。硅储量丰富，可以储存比石墨多十倍的能量，使电池更轻，续航里程更长，充电更快，碳足迹更低。硅已经被少量用于一些电动汽车型号的电池中，包括特斯拉Y、特斯拉3和保时捷泰康。

到目前为止，成本和技术挑战限制了可添加到电动汽车电池中的硅的数量，导致电池性能只有有限的改善。

他们并没有试图取代现有的供应商，而是开发了一种新的工艺——SINANODE，用一种可扩展的技术取代了硅添加剂开发中低效的步骤，提高了电动汽车使用的材料和电池的性能，降低了成本。

这一突破性的解决方案的重点是将硅纳米线直接熔合到现有的商业石墨上，不需要添加活性添加剂，也不需要与石墨粉混合。

OneD Battery Sciences开发了高性能的SINANODE技术。你能解释一下这是什么以及这项技术是如何发展起来的吗?

SINANODE是一种简化使用硅技术的生产工艺，以满足市场对更高效、更经济的电动汽车电池的需求。该过程通过融合大量非常小的硅纳米线来增压商用石墨。每一个石墨粒子上都有成千上万根导线，这些技术可以“增压”储能量、充电速度和电力输送。它还大大减少了所需石墨的数量和碳足迹。

SINANODE的开发使用了多个供应商提供的商用CVD设备，只使用大量的硅烷和氮气体，成本具有吸引力。2022世界杯美洲区赛程表这减少了将SINANODE步骤扩展到电动汽车数量所需的投资和时间，同时与目前大多数电动汽车电池中使用的竞争性阳极相比，电动汽车阳极的成本降低了近50%。

当电池充放电时，硅纳米线保持柔韧，不会破裂。就像插在墙上插座上的延长线一样，它们很容易携带电子，提供更快的充电速度和更大的功率。

视频来源:OneD Battery Sciences/YouTube.com

为什么硅是生产电动汽车电池的重要材料?

电动汽车行业正在努力解决如何以更低的成本供应续航里程更长的电动汽车的问题。虽然使用硅的一些优点早已得到认可，但迄今为止提出的解决方案受到技术限制、生产成本或与不断增长的制造供应链不兼容的影响。

OneD已经找到了解决方案，在合适的尺寸、形状、合适的规模和成本下添加更多的纳米硅，使电动汽车制造商能够生产出更具有成本效益、续航时间更长的电动汽车。sin阳极工艺与现有的供应链和制造工艺完全兼容。

图片来源:OneD Battery Sciences

SINANODE电池与市场上现有技术的区别是什么?

让我们与众不同的很简单——sin阳极工艺是唯一一种将硅纳米线直接附着在电动汽车电池的石墨涂层上的制造工艺。经过十多年的创新，已经形成了一种经过验证的工艺，受到全球240项已授予专利的保护。

真正让它脱颖而出的是，它能够为汽车制造商现有的供应链流程增加价值。加入SINANODE不是试图取代现有的供应商，而是用一种可扩展的技术取代了目前硅添加剂加工中的低效步骤，提高了性能，降低了电动汽车使用的材料和电池的成本。

SINANODE将阳极的能量密度提高了三倍，每千瓦时的成本减半。这使得整车厂能够设计和生产电动汽车，以满足对更好电池的蓬勃发展的市场需求。这项技术是一种真正独特的方式，使关键客户能够控制他们的电动汽车技术路线图，并推动其供应链的采用。

sin阳极不仅减轻了电动汽车电池的重量，还减少了碳足迹。硅石墨比越大，CO越低₂每千瓦时生产的电池，使它成为制造商的低碳选择。

在电池生产过程中，硅纳米线是如何加工的?它如何比传统技术更可持续?

只用硅烷(一种从冶金级硅中产生的气体，可从多个供应商获得)、氮和少量的电力，sin阳极过程将硅纳米线直接连接到石墨上，就像将电源线插入插座一样。当电池充放电时，数以万亿计的硅纳米线可以安全地携带电子进出电池。

然后，sin阳极材料可以与石墨混合，以获得高的初始库仑效率和更高的阳极比容量，超过1000个完整的充放电循环，比目前生产的任何最先进的电动汽车电池。每一个石墨粒子上都有成千上万根导线，这些技术可以“增压”储能量、充电速度和电力输送。

在电动汽车电池中使用硅纳米线有什么好处?

一维纳米硅材料是一种人造结构，得益于量子物理效应，它与较大的硅结构甚至硅纳米粒子具有截然不同的特性。

这些材料被称为“一维”，因为它们很细很长，很像显微镜下的意大利面。非常小的直径可以让锂离子快速吸收，而很长的长度可以让电子快速储存。通过将每个锂离子与一个电子配对来储存能量，这解释了为什么硅纳米线在电动汽车电池中具有如此独特的特性。

这种材料的性能比纳米颗粒好得多，因为它们不会增加石墨粉的表面积，而是有一个更稳定的SEI(与电解质的界面)，纳米线/石墨界面在电池寿命中始终保持机械和电子的完整性。

这是否有可能在全世界范围内被采用?

是的，因为sin阳极工艺利用了目前的电动汽车电池工厂操作，可以在全球范围内应用。业内专家预测，在未来几年，电动汽车阳极中的硅含量和采用硅石墨阳极的电动汽车数量都将增加。

它将成为生产小型、廉价、续航里程长的电动汽车的唯一途径，同时也将成为生产快速充电电池的优质电动汽车的唯一途径。

sin阳极如何减轻电动汽车电池的重量，这有什么好处?

电动汽车的电池尺寸一般在50到100千瓦时之间，据建议，到2030年电池生产能力必须超过1000千瓦时，才能满足欧洲汽车制造商的需求。

使用sin阳极可使电动汽车电池的重量减少20%，同时增加20%以上的续航里程。

sin阳极如何降低电动汽车电池的碳足迹?

通过将精力集中在电动汽车电池而不是其他电池领域，欧尼德已经取得了相当了不起的成就，那就是使更便宜但性能更好的电动汽车电池成为可能，并将更大比例的全球新车销售从内燃机转向电动汽车。

更大的硅石墨比也会降低电池每千瓦时产生的二氧化碳。

通过专注于用更多的纳米硅制造更经济的电动汽车电池，SINANODE工艺将每千瓦时的阳极碳足迹减少了约50%。

在开发sin阳极的过程中，您遇到了哪些挑战?您是如何克服这些挑战的?

材料科学并不容易，特别是在纳米尺度上。此外，大多数人认为，用于制造纳米线的工艺过于复杂，无法扩大到电动汽车的数量，而且成本太高，无法达到所需的较低成本。

这花费了十多年的时间，许多发明都是基于工业实验，正如我们的240项授权专利所表明的那样。这比其他任何竞争解决方案都提供了更多的知识产权资产。

OneD电池科学公司的下一步是什么?

我们最近宣布我们在华盛顿州摩西湖的第一个试验工厂的建设将于明年上半年投入生产。展望2022年，我们希望通过与2-3家汽车合作伙伴在我们的试点设施中合作，继续保持我们的势头。

读者在哪里可以找到更多的信息?

了的网站:https://onedsinanode.com/

LinkedIn:https://www.linkedin.com/company/oned-material-llc/

关于Vincent Pluvinage，他是OneD Battery Sciences的首席执行官和联合创始人

Vincent Pluvinage博士是OneD Battery Sciences公司的首席执行官和联合创始人，该公司开发了SINANODE®技术，该技术可以“增压”电动汽车电池的储能量、充电速度和电能。

文森特的职业生涯始于AT&T贝尔实验室，在那里他开发了新颖的声音处理技术。然后他开始在ReSound工作，在那里他生产了一种新的数字助听器，使用可编程定制硅电路。

作为一名连续的企业家和发明家，文森特共同创立了软件公司Preview Systems(纳斯达克上市，1999年)，后来与高盛共同创立了IP Value Management，管理施乐、帕洛阿尔托研究中心和英国电信等公司的大型专利投资组合。随后，他领导了Intellectual Ventures的私募股权团队，目的是创造利用专利发明的创新途径。

文森特以优异的成绩毕业于Université比利时的天主教鲁汶大学，在那里他学习了应用物理工程。他在比利时裔美国人教育基金会的奖学金下获得了密歇根大学生物工程博士学位。他在全球拥有超过100项专利，热衷于弥合发明和商业化之间的差距，并在世界各地建立促进积极变化的创新伙伴关系。