特斯拉生產(chǎn)平價(jià)電動(dòng)汽車(chē)的計(jì)劃似乎總是指向內(nèi)華達(dá)州的里諾市，該公司正在這里興建價(jià)值50億美元的超級(jí)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(shí)成本削減30%以上。

許多公司都表示要降低電池價(jià)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(dòng)汽車(chē)便宜一半的產(chǎn)品。實(shí)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(shí)電池組，這種升級(jí)產(chǎn)品的容量提高了5%，可以讓特斯拉的電動(dòng)汽車(chē)多行駛15英里（約24公里）左右。雖然外觀可能沒(méi)有變化，但它使用了硅，這是鋰離子電池技術(shù)的一個(gè)進(jìn)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(duì)電池進(jìn)行了改進(jìn)，具體方法是在陽(yáng)極中使用了一些硅材料，進(jìn)而改變了電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

穆斯克說(shuō)：“我們的方向是用硅來(lái)做陽(yáng)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(huì)慢慢地在陽(yáng)極中加入越來(lái)越多的硅。”

對(duì)外行來(lái)說(shuō)，這聽(tīng)起來(lái)也許跟鏡面加工很像。而實(shí)際上，這樣做有可能讓電池變得更好、更廉價(jià)；對(duì)特斯拉（和其他電池制造商）來(lái)說(shuō)，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(dá)恩教授最近和特斯拉簽訂了為期五年的獨(dú)家合作協(xié)議。他說(shuō)：“電池廠商正在爭(zhēng)相提高電池中的硅含量。在全球鋰離子電池領(lǐng)域，正在進(jìn)行硅課題攻關(guān)的研究人員不計(jì)其數(shù)。許多學(xué)術(shù)界和實(shí)業(yè)界人士也在非常努力地鉆研這個(gè)問(wèn)題?！?/p>

鋰離子電池小科普

電池有兩端，一端是陽(yáng)極，另一端是陰極，二者之間是電解液。在充電和放電過(guò)程中，離子通過(guò)電解液在兩極之間移動(dòng)。

商用鋰離子電池的陽(yáng)極一般由石墨制成。如果用硅制作陽(yáng)極，其單位體積鋰離子容量可達(dá)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(xì)，從而擴(kuò)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(chǔ)能力。

換句話說(shuō)就是，尺寸不變，能量增多。同時(shí)，在鋰離子電池中，硅的質(zhì)量不需要像太陽(yáng)能電池或集成電路中那么高，這就意味著價(jià)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(tīng)起來(lái)很容易吧？但達(dá)恩說(shuō)，難得很。達(dá)恩正在3M或者加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)資助的一個(gè)項(xiàng)目中，這個(gè)項(xiàng)目就是要開(kāi)發(fā)持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、成本更低的鋰離子電池。完成了3M的研究項(xiàng)目后，達(dá)恩將從2016年6月開(kāi)始和特斯拉進(jìn)行獨(dú)家合作。

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

參加聚會(huì)的電極顆粒

達(dá)恩解釋說(shuō)，大家可以把電池電極想象成一個(gè)房間，電極中的大量顆粒就像在房間里聚會(huì)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(shuō)：“如果大家都擠了進(jìn)去，然后他們都變得有400磅重，那就會(huì)帶來(lái)大麻煩?！?/p>

用硅制作所有電極顆粒就會(huì)出現(xiàn)這樣的情景。但如果房間里只有一些人變胖，問(wèn)題就不那么大，大家可以挪動(dòng)一下，給胖人留下足夠的空間。