摘要:广汽新能源官宣中说:基于广汽三维结构石墨烯(3DG)材料而研发的“超级快充电池” 已经完成电芯、模组、电池包样件的测试工作,并搭载整车进行了装车大功率充电测试,电池寿命和安全性均已达到使用标准。昨天上午10点16分,广汽新能源在官微低调宣布: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。

昨日午后盘中,石墨烯概念股板块快速拉升,华丽家族、宝泰隆拉升封板,德尔未来、新金路、东旭光电等跟涨。

资本市场翻了天,这究竟是为什么?究其原因,竟然是因为一家车企的官宣。昨天上午10点16分,广汽新能源在官微低调宣布: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。今年底,石墨烯电池量产研发工作终于从实验室走向实车,广汽新能源埃安车型将搭载相关技术成果,掀起新一轮“能源和技术革命”。

最近有关电池的新闻有点多,比亚迪的“刀片电池”,特斯拉的“无钴电池”,再加上广汽新能源的“石墨烯电池”。请注意,冠以“革命”二字的只有广汽新能源。可谓形式低调,内容高调,在资本市场引发链式反应不足为奇。

那么,相对于“刀片电池”的结构创新,“无钴电池”的材料创新,“石墨烯电池”真的是一场电池技术的“革命”吗?

在回答这个问题之前,我们先来了解一下什么是石墨烯?

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。说人话就是:一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。石墨到处都有,只是难以剥离出单层结构的石墨烯。

石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料,而石墨烯是已知的导热系数最高的物质,理论导热率达到5300W/m · K ,远高于石墨。石墨烯材料因具备超轻、超高强度、超强导电性等特性,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技术。当然,目前它还有一个特性,就是贵,高纯石墨烯每克价格在1000元以上。而市场上所谓的廉价“石墨烯”产品基本上都是还原氧化石墨烯。

目前市场上所谓的廉价“石墨烯”绝大多数都是通过氧化-还原法生产的氧化石墨烯,石墨片层数目不等,表面存在大量的缺陷和官能团,无论是导电性、导热性还是机械性都跟获得诺贝尔奖的石墨烯是两回事。严格意义上而言,它们并不能称为 “石墨烯”。

那么,石墨烯既然是很薄很薄的一层,当然是2D也就是平面结构的了。那么,广汽新能源的三维结构石墨烯(3DG)是咋回事?

三维石墨烯通常是指具有三维结构的二维石墨烯组装体,三维石墨烯材料具有层压式或多孔结构,在能量存储、催化、环境修复、传感器和超级电容器等方面展现了独特的性能,并有望作为柔性、可伸缩材料使用。

问题来了,石墨烯电池就是石墨烯做成的电池吗?其实,并不是。这么神奇的石墨烯,在锂离子电池里面可能发挥作用的领域只有两个:直接用于负极材料或者用于导电添加剂。简单来说,就是锂离子电池利用石墨烯的超级导电性能来提升充放电效率。所以,严格意义上说“石墨烯电池”应该叫做添加了石墨烯材料的锂离子电池。

目前,几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料,在负极性能相似的情况下,锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料,所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如,磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元锂电池等,都是针对正极而言的。

那么,石墨烯能不能代替石墨成为负极材料?很遗憾的告诉你,不能。因为石墨烯的振实和压实密度都非常低,成本极其昂贵,根本不存在取代石墨类材料直接用作锂离子电池负极的可能性。

最后,只能探讨石墨烯用于导电剂的可能性了,现在锂电常用的导电剂有导电炭黑、乙炔黑、科琴黑,Super P等,现在也有电池厂家在动力电池上开始使用碳纤维和碳纳米管作为导电剂。

石墨烯用作导电剂的原理是其特殊结构所带来的优异的电子传输能力。电子在石墨烯中的运动速度能达到光速的1/300,远超于在一般导体里的运动速度。

目前,还没有广汽新能源石墨烯电池专利的相关资料,但是从“石墨烯基‘超级快充电池’将进一步解决纯电动车型最后的痛点,带来颠覆性的使用体验。”这句官方新闻稿中的描述可以看出:这款石墨烯电池实际上应该是“石墨烯基电池”,也就是以三维结构石墨烯作为导电剂的电池。所以,如果石墨烯真的已经成功应用于锂电池的导电剂,确实有可能提升充电效率。

广汽新能源官宣中说:基于广汽三维结构石墨烯(3DG)材料而研发的“超级快充电池” 已经完成电芯、模组、电池包样件的测试工作,并搭载整车进行了装车大功率充电测试,电池寿命和安全性均已达到使用标准。据测试,“超级快充电池”仅需8分钟就可以将电池充电至85%,充电时间与传统燃油车的加油时间相当。

关键的问题是,1、并不清楚从百分之多少充电到85%,2、锂离子电池快充到80%就会变成为涓流充电,那个多出来的5%,是因为石墨烯导电剂提升了电池的耐高温能力?不得而知。3、石墨烯目前成本高昂,如何控制成本?

当前的绝大多数电池系统在充电过程中,为了避免过充现象,从0%~30,80%~100%这两个区间段的充电速率是非常慢,被称为“涓流状态”。只有30%~80%这个区间,才会使用快充这种大电压充电方式。

所以,广汽新能源的“石墨烯电池”究竟有多么神奇,只有等量产车落地了才能一窥究竟。


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