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8分钟可充电至85%:广汽石墨烯电池是技术革命还是营销?
2020-05-17 15:54:07  出处:雷锋网  作者:邓子健 编辑:万南   点击可以复制本篇文章的标题和链接

5 月 13 日,广汽集团新能源部门对外宣布,石墨烯电池量产研发工作将从实验室走向实车,今年底将在广汽新能源车系埃安部分车型上搭载相关石墨烯电池技术成果。

这也是继比亚迪推出刀片电池之后,中国自主汽车品牌在电池领域关键性技术的又一次展示。

8 分钟电池可充电至 85%

早在 2014 年,广汽集团研发部门就开启了对石墨烯技术的研发。经历近 6 年探索,广汽也逐步掌握了具有自主知识产权的三维结构石墨烯(3DG)材料的制备和应用技术。

2019 年 11 月,广汽自主研发的基于三维结构石墨烯(3DG)材料的“超级快充电池”正式对外公布。

据广汽这次宣称,石墨烯“超级快充电池”仅需 8 分钟就可以将电池充电至 85%,如果最终数据如实,充电时间与传统燃油车的加油时间相当,对新能源汽车电池也将是一场技术革命。

目前,世界范围内新能源汽车领域搭载最多的是磷酸铁锂电池和三元锂电池这两种类型电池。

之所以新能源车价格比较昂贵,主要原因在于本身所使用电池比较昂贵,据统计,一辆新能源汽车电池大概可占到整车费用的 40%,一辆 20 万的新能源汽车估计电池的价格在 7 万到 8 万。这也是近年来新能源汽车普遍比传统内燃机汽车贵的原因。

同时,不管是磷酸铁锂电池、三元锂电池或多或少都会存在如下几大使用缺点:

温度过低的情况下,严重影响续航里程。

充放电使用寿命低,导致车辆后期使用成本大大提升。

上面讲过电池成本高,虽然经过几年发展磷酸铁锂电池、三元锂电池已经形成规模生产,制造成本已经大幅下降,但售价仍然偏高。

电池体积大、重,会占用车内大量空间,整车重量会相应增加,续航里程也会降低。

稳定性差,拿三元锂电池举例,三元锂材料的化学反应尤其强烈,一旦氧分子释放,在高温作用下电解液迅速燃烧,会产生剧烈爆燃。

充电时间长,以特斯拉 model3 举例:使用超充 700km/hr,一般一个小时左右可以充满,而家用 220V 的充电桩来充电时,将电充满则长达 10 至 12 小时左右。

基于现实存在问题,真正意义超级电池问世之前,电池问题将会成为严重阻碍消费者选择新能源汽车道路上最大绊脚石,那么广汽集团此次宣布将要推出的石墨烯电池“超级快充电池”是不是意义上的超级电池?

为何石墨烯电池生而被热捧?

2004 年,英国曼彻斯特大学:安德烈.盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫两位科学家发现,用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片,他们从高定向热解石墨中提取出石墨片,将薄片两面粘在一种特殊胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。如此不断重复操作,石墨片会越来越薄,最后,得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。 

在科学领域石墨烯被认为对未来社会起到重大推动作用,被誉为“新材料之王”,众多科学家也预言它将“彻底改变 21 世纪”,二人也因此获得 2010 年度诺贝尔物理学奖。

鉴于石墨烯材料的重要性,2017 年,国家工信部制定《十三五材料领域科技创新专项规划》,也将石墨烯材料技术划为重点发展领域。

石墨烯材料因具备超高强度、超强导电性、超轻等特性,被认为是提高电池充电速度、推动动力电池技术进步的重要材料。

石墨烯从诞生之初就不缺乏热度,同时与新能源汽车电池紧密联系在一起,在许多实验室中,石墨烯电池可把数小时的充电时间压缩至不到一分钟。在锂电池内添加石墨烯,可以很好降低电池热量,最大限度上减少能量损失,避免了大量能量被浪费,减少了热量对电池的损害,进而电池的使用寿命也会被大大提高。

石墨烯电池又称“纯金”打造的电池,在锂电池内添加石墨烯,生产成本极为昂贵,从已有数据可知石墨烯价格大约在 2000 元左右/克,这样售价现阶段根本无法大规模普及应用,现在石墨烯电池仅用于航空航天这些不计成本行业。

目前,几乎所有的新能源汽车石墨烯电池仍处于实验阶段,没有一款量产车型搭载上路使用。

接近石墨烯电池量产的三星也无后续消息 

毫无疑问,谁能掌握石墨烯电池量产关键技术,谁就能成为第二个特斯拉汽车,从石墨烯诞生以来,许多个人或公司对石墨烯电池研究就从未停止。

作为韩国涉及业务范围最广的三星集团,2017 年 11 月,据《韩国先驱报》披露,三星公司已开发出石墨烯电池技术,随后三星对外证实确实在研发石墨烯球,并已成功申请专利,三星在当时还称:基于石墨烯材料的电池容量比目前市面上的电池高出 45%,充电速度能提升到已有标准的 5 倍。

三星石墨烯球专利在当时被认为是足以引发电池革命创新,最有可能将石墨烯电池量产的企业,但时至今日也没有更多关于三星石墨烯球量产报道。

菲斯克汽车,一度是最接近特斯拉的美国豪华电动汽车制造商。因创始人亨德里克·菲斯克坚持认为只有石墨烯电池才是菲斯克未来储能电池,最后因石墨烯电池高昂成本和量产等问题,导致菲斯克汽车公司破产,2014 年被中国万向集团以 1.492 亿美元的收购价购得,万向集团将菲斯克汽车公司更名为现在的卡玛汽车。

从诞生至今,石墨烯应用在电池开发上已有十几年历史,以现有技术开发石墨烯,目前有两个开发方向,一是导电剂,二是做电极嵌锂材料。

2017 年,比亚迪将石墨烯作为导电剂运用至电池内,大幅提升了锂离子电池的效能,由于只是在锂电池加上石墨烯技术,其本质还是属于锂电池。至于广汽集团石墨烯“超级快充电池”会不会同样采用在电池内添加导电剂和用石墨烯作为电极嵌锂材料,或者是其它新石墨烯电池技术,目前还没有更多细节披露。

总结

相比芯片领域的高速发展,电池所需要的材料学领域发展速度远远比不了,甚至在电池技术上,许多人认为是停滞不前,革命性突破非常困难,从上个世纪镍镉电池仅突破到现有的锂电池技术,简单理解为电池仅增加一定的储蓄电量。

按照国标规定最大电压 750V,最大电流 250A,广汽新电池 8 分钟就可以将电池充电至 85%,以现有技术对电流控制技术要求无疑会非常苛刻。

这次广汽集团对外宣布的石墨烯“超级快充电池”到底是用黑科技引发电池革命,还是又一场止步于量产,停留于实验阶段?到年底我们便能一探究竟。

8分钟可充电至85%:广汽石墨烯电池是技术革命还是营销?

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