硅是一种非常理想的电动汽车电池负极材料，因为它的能量密度比现有的石墨负极高9倍以上，所以能确保更高的充电倍率。有助于提升电池的能量密度，硅负极电池有助于缩短电动汽车和内燃机汽车之间在成本、充电时间以及续航里程方面的差距。
汽车制造商力求在电池中使用硅。
"硅性价比高，价格不贵"，2020年特斯拉电池日发布会上强调。
"切须将电池化学结构从石墨转换为硅......能量密度更高，不易析锂，充电更快” — 保时捷公司执行委员会主席奥利弗·布卢姆在2021年举行的大众汽车动力日活动上强调。
"......硅连接的锂离子数比单纯的石墨要多的多” — 大众汽车集团部件公司电池与电池系统部部长弗兰克·布洛姆在2021年大众汽车动力日上强调。
硅存在尚未解决的基本应用问题，即充电和放电过程中的膨胀问题，这导致硅材料颗粒之间出现开裂失去电接触。
因此，硅电池很快就会失效。这个难题导致硅这种高能量密度材料无法用于现代锂离子电池中。
TUBALL™单壁碳纳米管覆盖在硅颗粒表面上，并在颗粒之间形成具有高导电性且坚固的连结。在负极的硅颗粒膨胀、材料开始开裂时，通过TUBALL™单壁碳纳米管形成的致密、长程、导电且坚韧的连接，确保颗粒之间的连接保持牢固。
从而，防止负极失效，并大大延长负极使用寿命，足以满足电动汽车制造商最苛刻的质量要求。
当添加到硅负极时，单壁碳纳米管将把硅颗粒彼此连接起来，使它们在膨胀时也能够保持良好的电接触，防止电池降解。
TUBALL单壁碳纳米管在电池领域的应用
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
目前，TUBALL™单壁碳纳米管是唯一能够形成长程、强韧及高导电性的坚韧连结材料，即使在严重的体积膨胀和开裂情况下也使硅负极颗粒之间保持连接。
领先的锂离子电池制造商已经证明，TUBALL™单壁碳纳米管可使负极掺入高达20%的SiO，从而确保高达300Wh/kg及800Wh/l破纪录的能量密度。这能够保障快速充电功能的可实施性，比市场上现有能量密度最高的电池高出15%。
OCSiAl公司研发团体的研究结果表明，用TUBALL™可使负极的SiO含量极大化至90%，从而确保350Wh/kg能量密度。
一些领先的锂离子电池制造商已经大批量生产TUBALL™电池。
为了促进单壁碳纳米管在电池中的应用，OCSiAl开发了一种即用型产品TUBALL™ BATT，包含在各种液体载体中分散单壁碳纳米管材料，可以直接添加到标准工艺流程中。
TUBALL™ BATT H2O是TUBALL™在水中超细分散体，用于高能硅负极。通过在硅负极内形成坚固的网络，解决负极快速劣化的基本问题，首次使锂离子电池制造商能够做到在电池中使用大量的硅，获得理想的能量密度，同时保障快速充电功能的可实施性。
如需TUBALL™ BATT样品，请点击下面的产品卡。
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单壁碳纳米管在电极内是如何工作的？
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The pitch-derived soft carbon and SWCNTs provided an excellent conductivity, and the porous structure of the composite accommodated the stress produced by the Si expansion.
The all‐nanomat full cell shows exceptional improvement in battery energy density – 479 Wh/kg battery, and Si-anode capacity – 1166 mAh/g.
High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
Areal capacities greater than 10 mAh/cm2 and volumetric capacities greater than 1400 mAh/cm3 can be achieved.
The use of SWCNT conductive additive enables graphite-free SiO electrodes with 74% higher volumetric energy and superior full-cell cycling compared to graphite electrodes.
The best results overall are obtained with 0.5%wt SWCNT added to the active powder, which produced 800mAh/g after 250 cycles.
