Enovix这家做全硅负极锂电池的公司这几天突然引起人们的注意，因为它在2月22日宣布与一家壳公司达成协议将借壳上市，暨美股里所谓的SPAC IPO（Special Purpose Acquisition Company）。这家壳公司名叫RodgersSilicon Valley Acquisition Corp. 其美股代号是RSVA，手里持有的2.3亿美元资金将通过此次合并兑换成Enovix的股份。合并进程预计将在2021年的第二个季度完成，届时Enovix总共将获得4.05亿美元融资作为后续阶段的发展，而公司估值将达到11亿美元。

在2月22日宣布借壳上市的当天，RSVA的股价从前一天的收盘价15.75美元急速拉升，最高点涨到了28.5美元，几乎翻倍。RSVA公司的市值在最高点达到了8.2亿美元，是其手里持有2.3亿美元资产的3.5倍，意味着有投资者相信这2.3亿美元兑换来的Enovix股份将价值8.2亿美元。然而当情绪冷却下来后，RSVA公司的股价开始连续下滑。截止到2月25日收盘，股价已跌至16.56美元，总市值也收缩到4.76亿美元。为什么Enovix的IPO没有去年末QuantumScape（上市后市值增长了10倍）那么火爆？我们可以尝试从其技术方面来一探究竟。

Enovix公司于2007年成立，创始人团队来自IBM做硬盘读写探头的部门，他们将制造读写探头的技术移植到电池生产上，使用光刻技术来精耕细作电池设计。这个技术路线与其他做硅负极材料的公司很不一样，别的公司主要在硅颗粒上面做文章，而Enovix则注重在工程设计与制造工艺上面。Enovix认为目前的电池封装工艺中空间利用率太低，实际的储能材料只占总体积的60%不到，而他们采用的电池设计可以让储能材料占到电池总体积的75%以上，在相同大小的电池里能放置更多的储能材料，则相当于提升了电池的储能密度。

下图是传统锂电池的剖面图，其封装过程是将单层电池做成长条形，其中包含了正负导电金属箔、正负电极、隔膜各一层叠在一起，然后像卷手纸一样绕着中间的轴卷起来，最后用金属或其他材料的外壳包装起来。这种设计使用的金属箔片比较厚，因为在生产过程中需要承受一定的冲击力不能破裂。此外，隔膜一般要比正负极材料和金属箔宽一些，以避免正负极材料意外接触短路。以上这些设计上的考量，都会增加非储能空间。

Enovix则借用了芯片和太阳能板的生产工艺，用一块1毫米厚的硅片来做电池。下图是一块硅片的俯视图，Enovix用光刻的方式在硅片上蚀刻出长条纹的凹槽，然后在凹槽里分别电镀上正负极的导电层，再分别填入正极材料和隔膜，从而得到从左至右依次重复的电池结构。这个电池结构将空间利用得非常充分，所以能将储能物质的空间占比提升到75%以上。

我们再用下面的示意图来探索一下详细的电池制作工艺。首先将硅片蚀刻到只剩下图中的黑色部分——厚的竖条纹和薄的竖条纹。在薄的竖条纹上用电镀包裹上一层正极导电箔（图中蓝色部分），这个导电箔的厚度远远小于传统锂电池的金属箔（1微米vs.10微米）。而厚的竖条纹则是全硅负极，在硅负极上用电镀包裹上一层负极导电箔（图中紫红色部分）。接着在厚的竖条纹两侧涂抹上陶瓷颗粒，通过高温烧结形成陶瓷隔膜（图中黄色部分）。最后在厚的和薄的竖条纹之间填充满正极材料，电池的结构就大功告成。

虽然这样的电池片厚度只有一毫米，但是Enovix将他们层叠起来可以达到需要的电池厚度。不同层之间的电池再以特殊的连接工艺将所有的正极导电箔连到电池正极上，将所有的负极导电箔连到电池的负极上。而电池片的生产工艺可以采用如下图所示的流水线式生产方式，从而可以做到规模化量产。

我们再讲讲它的全硅负极。在上述的制造工艺里，我们提到光刻之后剩下的黑色厚条纹就是全硅负极。而Evonix在很多地方都提到，他们的全硅负极设计了电极内部的空隙，以满足硅材料吸收锂离子后的体积膨胀，而不会向电极外部扩张挤破电池。Evonix并没有介绍过他们如何在全硅负极里制造空隙，而我们通过查询该公司申请的专利，注意到以下的一些设计，这些微结构可以通过光刻蚀实现。因此我们猜测，Enovix在光刻硅片的时候，也可以同时加入对全硅负极的刻蚀，从而在负极内部制造出不同形式的空隙，预留给充电时的体积膨胀。

最后，我们讨论一下Enovix的商业模式。Enovix的投资者里有Intel，Qualcomm，Cypress赛普拉斯半导体公司这些半导体巨头，但是没有任何与汽车或动力电池相关的公司。通过上面我们对其电池生产工艺的分析，其规模生产成本相较于传统锂电池来说必然要高很多。而Enovix自己发布的公司发展规划，也是先着眼于小型电子设备、可穿戴设备这些对能量密度要求较高，对电池成本不那么敏感的大众消费电子产品。Enovix成品电池的能量密度可以达到340 Wh/kg或900 Wh/L，也已通过深度循环500次的测试，满足消费电子的要求。他们的第一条规模生产线正在加州建设，预计2021年开始投产。由于消费电子的电池市场相对于电动车市场来说非常小，所以Enovix也计划在两三年内开始向动力电池领域进军。他们在2020年拿到的一个美国能源部资助的研发项目里，就与日本三菱汽车公司达成了合作关系，将开始探索这种独特的电池设计用于动力电池的可行性。总而言之，Enovix的电池技术和商业模式决定了它针对的市场不如动力电池公司的宽广，这也就解释了为什么这家公司上市的火爆程度远不及QuantumScape那样轰动。

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参考文献：

1.    QuantumScape公司官网https://www.quantumscape.com/

2.    Howto Build a Safer, More Energy-Dense Lithium-ion Battery。https://spectrum.ieee.org/semiconductors/design/how-to-build-a-safer-more-energydense-lithiumion-battery

3.    Three-dimensionalbatteries and methods of manufacturing the same，美国专利申请号10256500。

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作者简介：

谢伟博士，清华大学材料学学士和硕士，美国德克萨斯大学（奥斯汀）化学工程博士。主要从事储能电池开发工作，先后在跨国企业及初创公司任要职，主持多项美国能源部资助研发项目，获得2013年全美年度100最佳研发技术大奖。在材料学及储能领域顶级期刊发表论文17篇，担任5家国际期刊审稿工作，拥有国际发明专利申请17项。

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