如果用硅代替陽極中的石墨，你可以在鋰離子電池的陽極中注入更多的能量。硅的存儲容量大約是它的10倍。

但是在充電過程中硅會膨脹，這會破壞電池內(nèi)部。石墨幾乎不會膨脹，因為在充電過程中，它在一個原子厚的層之間滑動進入的鋰離子。這個過程叫做插層（intercalation），不涉及任何化學(xué)變化。但它與硅不同：硅和鋰結(jié)合形成鋰硅化物，一種體積龐大的合金。

許多公司正試圖通過微調(diào)硅片或顆粒的微觀結(jié)構(gòu)來解決此問題，通常是通過自下而上的方式來構(gòu)建。我們（作者，以下簡稱我）已經(jīng)寫了其中的一些，包括 Sila Nanotechnologies，Enovix，和XNRGI。

現(xiàn)在，新奧爾良的一家初創(chuàng)公司Advano開始采用自上而下的方法，盡快實現(xiàn)規(guī)?；?。Advano計劃只是研磨大塊材料，主要是從太陽能電池板中重新利用硅，直到得到足夠好的納米顆粒。

“我們從散裝材料開始，縮小尺寸；這就像研磨，而且它是無限可擴展的，”剛剛從隱形模式中脫穎而出的Advano創(chuàng)始人Alexander L.Girau說?！皼]錯，你得到的尺寸分布很廣；它不像自下而上的過程那樣可控，你從氣體或液體開始，然后讓它自行組裝。同樣，這將是一個美麗的，微調(diào)材料。但你到底是怎么衡量的？”

規(guī)模是材料公司的一切，而材料就是Advano的全部。它不生產(chǎn)電池，甚至陽極，除了用于研究的有限數(shù)量。它關(guān)注的是硅粒子，它能以噸為單位制造它們。

Girau說：“我們的年生產(chǎn)能力是1噸，我們正在完成一個至少能生產(chǎn)10噸的工廠。我們可以擴大到數(shù)千噸。這是我們每天實際生產(chǎn)公斤數(shù)的最高產(chǎn)能，這也是客戶想要測試的。”

一千噸硅幾乎不足以儲存5千兆瓦時的鋰離子電池。BloombergNEF的一項研究項目顯示，到2040年，在車輛和固定裝置上安裝的電力存儲容量將從2018年的17千兆瓦提高到4600千兆瓦。

Advano的主要原料是硅，比如太陽能電池板。它將其加工成硅納米顆粒，然后將其整合到微米級的碳基體中?；瘜W(xué)處理使碳化硅纖維從每個顆粒內(nèi)部向外生長，在表面形成一種桃子絨毛。絨毛與其他顆粒上的絨毛相連，提供機械支撐。

“它看起來像石墨，我們可以像石墨一樣加工，但里面有硅，”Girau說。“我們保護硅表面不被降解。”

電池制造商可以將粉末以不同的濃度引入石墨陽極中。濃度越高，存儲容量就越大。

Girau說：“為了更快的充電速度，我們將其“烘焙”得更多，使其更具導(dǎo)電性?！?/p>

不同的客戶會使用不同的比例，這取決于他們試圖優(yōu)化的規(guī)格，以獲得絕對容量、循環(huán)壽命或安全性。例如，Girau說，如果客戶需要電池在不需要冷卻的情況下維持1000次充電循環(huán)，硅可以占到陽極的15%。但對于某些消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用來說，可能只需要250次充電循環(huán)的電池，就可以達到70%的硅含量，甚至更高。

使用全硅陽極本身可以提高40%的存儲容量。你還可以通過重新設(shè)計陰極和電池的其他部分做得更好。

Advano是一家小公司，只有20名員工，最初募集的資金只有1200萬美元，在這個行業(yè)并不算多。今年9月，它與日本電池材料公司三井重工（Mitsui）建立了合作關(guān)系，三井重工為日本頂級原始設(shè)備制造商提供電池材料。