石墨烯電池噱頭大 固態電池備受期待

時間:2020-05-29 10:16來源:蓋世汽車 作者:雷云
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       近日，一則廣汽集團官宣其石墨烯電池量產研發工作今年底將從實驗室走向實車的消息，再次讓業界的目光聚焦到了石墨烯電池身上。
 
       據廣汽集團介紹，基于廣汽三維結構石墨烯（3DG）材料而研發的“超級快充電池”僅需8分鐘就可以將電池充電至85%，充電時間與傳統燃油車的加油時間相當。對此，有人為該電池技術創新點贊，也有人對8分鐘充電85%持懷疑態度，甚至有人表示這又是一場關于石墨烯電池的炒作。
 
       那么，石墨烯材料在動力電池領域的具體應用價值何在？對于下一代動力電池技術，業界更看好哪一類？圍繞著這些問題，蓋世汽車發起了為期一周的線上調查，吸引了近1700人的關注參與。
 
       石墨烯電池沒有從本質上改變電池性能
 
       因具備超輕、超高強度、超強導電性等特性，石墨烯材料一度被認為是提高電池充電速度、推動動力電池技術進步的重要技術。2010年，石墨烯的發現者榮獲諾貝爾物理學獎。2017年，國家工信部制定《十三五材料領域科技創新專項規劃》，將石墨烯材料技術劃為重點發展領域。為此，不少企業紛紛開始了石墨烯材料在動力電池方面的研究，不過始終沒有大的突破。
       在動力電池領域，石墨烯材料的應用情況如何？近46%的參與者直指“噱頭大于實際，價值不大”，另有占比38%的參與者表示“理論上石墨烯能夠提高充放電速率，實際待驗證”。
 
       蓋世汽車研究院資深分析師指出，石墨烯材料的應用并沒有從本質上改變電池性能，此類電池的主要材料體系也沒有發生變化，正極依舊是三元、磷酸鐵鋰或者錳系等，負極是石墨系或者金屬氧化物系，還有電解液和隔膜，真正的石墨烯電池幾乎沒有。
 
       另有從事材料研究的業內人士透露，現在一般研究的“石墨烯電池”，指的是石墨烯材料應用于電池負極，電池中仍以鋰離子遷移、脫嵌或化合實現電化學能量的儲存和釋放，嚴格意義上并沒有“石墨烯電池”的說法，其噱頭意義遠大于實用價值。
 
       需要指出的是，在廣汽集團此次推出的“超級快充電池”中，關于石墨烯材料的具體應用方式并沒有具體介紹。對此，業界猜測，石墨烯大概率還是充當導電劑，性能方面可能比別人做得好一些。
 
       成本和技術致石墨烯電池“難產”
 
       根據廣汽集團規劃，其石墨烯電池量產研發工作今年底將從實驗室走向實車，廣汽新能源埃安（Aion）車型將率先搭載。從實驗室走向實車，石墨烯電池需攻克哪些難點？
       調研結果顯示，“成本”是其中最大的阻力，其次是“技術”。占比46%的參與者表示，真正的石墨烯電池難以大規模量產，主要還是石墨烯成本太貴了，與普通鋰電池使用的材料相比，石墨烯材料在成本上貴了數十倍不止。
 
       另外，從技術角度而言，石墨烯電池之所以“難產”，還在于如何平衡快充與安全這對矛盾體。一直以來，快充都是動力電池追求的目標之一，但是對于承載駕乘人員生命安全的電動汽車而言，除了快充，還需要同時滿足電池安全、高效和長壽命等性能。
 
       目前，廣汽集團“超級快充電池”已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，且經過裝車大功率充電測試，僅需8分鐘就可以將電池充電至85%。這一與燃油車加油時間相當的快充電池，能否有效平衡并滿足上述性能，有待于市場的更進一步檢驗。
 
       固態電池成下一代電池技術首選
 
       除了廣汽宣布在石墨烯電池方面取得突破，從長城汽車獨立出來的蜂巢能源近期也祭出了“無鈷電池”大法，兼之此前比亞迪刀片電池的橫空出世，一時間，國內動力電池領域頻頻迎來重大突破。多元化的技術路線背后，到底誰會被寄予厚望？
       在“下一代動力電池技術，您更看好哪一類”問題中，固態電池高票獲選。超過四成的參與者表示，固態電池會是下一代動力電池發展的終極目標，高鎳三元、磷酸鐵鋰等技術路線均是過渡方案。這一結果與蓋世汽車研究院近期發布的《新能源汽車動力電池產業報告（2020版）》中的預測不謀而合。
       據預測分析，2020年前后電池材料將主要向鎳三元+硅碳演變，到2025年主要是富鋰錳基正極材料取得突破，2030年則主要是希望在電解質方面取得突破，實現全固態電池。
 
       中國科學院院士歐陽明高也曾公開表示，基于各國動力電池技術路線的比較，短期來看是液態電解液的鋰離子電池，發展高鎳三元正極和硅炭負極，中長期將從液態電解質逐步過渡到全固態電池。
 
       “固態電池之所以會成為下一代動力電池發展的終極目標，與其特有的性能優勢密不可分。”上述分析師表示。據了解，使用固體電解質的固態電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢，可極大確保電池的安全性。此外，固態電池使用金屬鋰做負極，可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度。
 
       不過，固態電池在產業化進程中也面臨著不小的挑戰。首先，全固態電池還有一些關鍵技術亟待突破，如固體電解質材料電導率偏低，與電極材料的接觸面積小，造成內阻較大影響充電速度等。其次，如何在規模和成本之間找到平衡點，也是其量產路程中不得不考慮的重要問題。
 
(責任編輯：子蕊)
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