特斯拉生產(chǎn)平價電動汽車的計劃似乎總是指向內(nèi)華達州的里諾市，該公司正在這里興建價值50億美元的超級電池廠，它的目標(biāo)是在2017年底前獲得足夠的產(chǎn)能，以便將鋰離子電池組的每千瓦時成本削減30%以上。

許多公司都表示要降低電池價格并提高容量，并且正在確立相應(yīng)的概念。特斯拉的最終目標(biāo)是推出比Model S豪華電動汽車便宜一半的產(chǎn)品。實際情況表明，該公司有好幾條路可走。

特斯拉的最新方向是硅。不是硅谷，而是硅這種材料，它正在改變電池的生產(chǎn)方式。上周五，特斯拉展示了新的90千瓦時電池組，這種升級產(chǎn)品的容量提高了5%，可以讓特斯拉的電動汽車多行駛15英里（約24公里）左右。雖然外觀可能沒有變化，但它使用了硅，這是鋰離子電池技術(shù)的一個進步。

上周，特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·穆斯克在電話里告訴記者，該公司對電池進行了改進，具體方法是在陽極中使用了一些硅材料，進而改變了電池的化學(xué)反應(yīng)過程。

穆斯克說：“我們的方向是用硅來做陽極，以上做法只是邁出一小步。我們用的主要材料仍是人造石墨，但我們會慢慢地在陽極中加入越來越多的硅?！?/p>

對外行來說，這聽起來也許跟鏡面加工很像。而實際上，這樣做有可能讓電池變得更好、更廉價；對特斯拉（和其他電池制造商）來說，它既重要又難度極大。

加拿大新斯科舍省戴爾豪西大學(xué)鋰離子電池首席研究員杰夫·達恩教授最近和特斯拉簽訂了為期五年的獨家合作協(xié)議。他說：“電池廠商正在爭相提高電池中的硅含量。在全球鋰離子電池領(lǐng)域，正在進行硅課題攻關(guān)的研究人員不計其數(shù)。許多學(xué)術(shù)界和實業(yè)界人士也在非常努力地鉆研這個問題?！?/p>

鋰離子電池小科普

電池有兩端，一端是陽極，另一端是陰極，二者之間是電解液。在充電和放電過程中，離子通過電解液在兩極之間移動。

商用鋰離子電池的陽極一般由石墨制成。如果用硅制作陽極，其單位體積鋰離子容量可達到前者的10倍左右。理論上，如果用硅大量取代石墨，石墨陰極就可能變細，從而擴大容納活性材料的空間。這樣就可以提高電池的能量密度，也就是單位體積能量存儲能力。

換句話說就是，尺寸不變，能量增多。同時，在鋰離子電池中，硅的質(zhì)量不需要像太陽能電池或集成電路中那么高，這就意味著價格較低。電池中的硅越多，就越容易降低成本。

這就是所有電池廠商的目標(biāo)——提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。

聽起來很容易吧？但達恩說，難得很。達恩正在3M或者加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會資助的一個項目中，這個項目就是要開發(fā)持續(xù)時間更長、成本更低的鋰離子電池。完成了3M的研究項目后，達恩將從2016年6月開始和特斯拉進行獨家合作。

把鋰和硅放在一起的難點在于，最終出現(xiàn)的原子數(shù)量幾乎是初期的五倍，而這會帶來各種各樣的問題。

參加聚會的電極顆粒

達恩解釋說，大家可以把電池電極想象成一個房間，電極中的大量顆粒就像在房間里聚會的人。如果這些人都突然變得很胖，房間里就裝不下那么多人了。

他說：“如果大家都擠了進去，然后他們都變得有400磅重，那就會帶來大麻煩。”