多年來，電池制造商一直試圖用硅材料替代鋰離子電池中的石墨陽極，這將大大延長電動汽車的續航里程。一些帶有硅陽極的電池正慢慢出現在可穿戴設備和電子產品的市場。一些公司正在開發的這些富含硅的陽極配方通常使用氧化硅或硅和碳的混合物。

但加州歐文市的Enevate公司正在使用一種主要由純硅制成的工程多孔膜。這種新型陽極材料的發明者兼首席技術官Benjamin Park花了10多年的時間研發，使其除了具有價格低廉的特點之外，它還將使電動汽車的單次充電續航里程比現在的電動汽車提高30%。更重要的是，Enevate設想的電池可以在5分鐘內充滿電，提供400公里的行駛里程。

電池和汽車行業的大牌們都在關注著。汽車制造商雷諾、日產和三菱，以及電池制造商LG-Chem和三星都是投資者。而鋰電池先驅、2019年化學諾貝爾獎得主John Goodenough也在該公司的顧問委員會中。

當鋰離子電池充電時，鋰離子從陰極移動到陽極。陽極能容納的離子越多，它的能量容量就越大，電池的運行時間也就越長。理論上，硅的能量是石墨的十倍。但它也會急劇膨脹和收縮，在幾次充電周期后就會解體。

Image: EnevateEdge of punched double-sided finished anode, with copper foil in the middle.

為了解決這個問題，像特斯拉這樣的電池制造商今天只在石墨粉中加入了一點點硅。粉末與一種叫做粘合劑的膠狀塑料混合，然后涂在一層薄銅箔上制成陽極。但是，Park說，鋰離子首先與硅反應，然后才與石墨反應。他說：“硅仍然會膨脹很多，塑料粘合劑也很弱。”他解釋說，隨著硅含量的增加，整個電極更容易降解。

Enevate不使用塑料粘合劑。相反，它的專利工藝直接在銅箔上形成10到60微米厚的多孔硅膜。上面的櫻桃是一層納米厚的保護膜，Park說，這種保護膜“防止硅與電解液反應”，這種反應也會損壞電池。

該工藝不需要高質量的硅，因此這種類型的陽極成本低于相同容量的石墨陽極。而且由于這種材料主要是硅，鋰離子可以很快地進出，在5分鐘內將電池充電到75%的容量，而不會造成很大的膨脹。

Park說，通過將硅陽極與鎳錳鈷等傳統陰極材料耦合，他們制造出了能量密度高達每公斤350瓦時的電池，比當今鋰離子電池的比能量高出約30%。Enevate表示，目前正與多家主要汽車公司合作，為2024-25車型年的電動汽車開發標準尺寸的電池。