基恩伯迪切夫斯基，作為特斯拉的第7號(hào)員工，他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)為特斯拉的第一款汽車Roadster設(shè)計(jì)了鋰離子電池組，這款汽車讓全世界相信了電動(dòng)汽車的重要性。十年后，電動(dòng)汽車可以與普通的耗油汽車相抗衡，但在電池的保質(zhì)期和電池的能量容量之間仍然存在很大的權(quán)衡。伯迪切夫斯基意識(shí)到，假如想要讓我們的道路完全電氣化，就要采取一種完全不同的方法。

2011年，伯迪切夫斯基創(chuàng)立了SilaNanotechnologies來(lái)制造更好的電池。他的秘密成分是納米硅粒子，當(dāng)它們用作電池的負(fù)極時(shí)，可以給鋰離子電池充電。如今，Sila是少數(shù)幾家競(jìng)相將鋰硅電池帶出實(shí)驗(yàn)室、投入現(xiàn)實(shí)世界的公司之一。在現(xiàn)實(shí)世界中，它們有望在從耳塞到汽車等各種電子設(shè)備的外形和功能方面開辟新的前沿。

SilaNano長(zhǎng)期方針是高能電動(dòng)汽車，但目前第一步是向小型設(shè)備進(jìn)軍。伯迪切夫斯基計(jì)劃明年在消費(fèi)電子產(chǎn)品中使用第一塊鋰硅電池，他說(shuō)，這將使電池每次充電的續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)20%。作為大多數(shù)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的數(shù)碼心臟原料，硅和鋰是與蝙蝠俠和羅賓齊名的動(dòng)態(tài)組合。

當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)流向負(fù)極，負(fù)極通常由一種叫做石墨構(gòu)成。假如你把石墨換成硅，更多的鋰離子可以儲(chǔ)存在負(fù)極上，這就新增了電池的能量容量。但是把所有這些鋰離子塞進(jìn)電極會(huì)導(dǎo)致它像氣球一樣膨脹;在某些情況下，它甚至可以上升到四倍大。

膨脹的負(fù)極可以粉碎納米硅顆粒，并打破負(fù)極和電池電解質(zhì)之間的保護(hù)屏障，從而將鋰離子輸送到電極之間。隨著時(shí)間的推移，負(fù)極和電解液之間的邊界處會(huì)形成污垢，既阻礙了鋰離子的有效轉(zhuǎn)移，又使許多鋰離子失去功效。

解決這個(gè)問題的一種方法是在石墨陽(yáng)極上撒上少量的氧化硅。這就是特斯拉目前的電池方式。氧化硅是預(yù)膨脹的，所以它減少了負(fù)極在充電過(guò)程中膨脹的壓力。但它也限制了可以儲(chǔ)存在正極的鋰數(shù)量。以這種方式給電池充電不足以帶來(lái)兩位數(shù)的性能提升，但有總比沒有要好。

NanoGraf的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官凱瑞海納認(rèn)為，可以在不損失硅氧化物的能量容量的情況下充分利用硅和石墨。在NanoGraf，他和他的同事通過(guò)在石墨烯中嵌入硅顆粒來(lái)提高碳硅電池的能量。他們的設(shè)計(jì)使用了石墨烯基質(zhì)，使硅有膨脹的空間，并保護(hù)負(fù)極不受電解液的破壞。海納說(shuō)，石墨硅陽(yáng)極可以使鋰離子電池的能量新增30%。

但是要把這個(gè)數(shù)字推到40%到50%的范圍，你必須把石墨完全排除在外。多年來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)知道如何制造硅陽(yáng)極，但他們一直在努力擴(kuò)大制造過(guò)程中涉及的先進(jìn)納米工程流程。