摘要:廣汽新能源官宣中說:基於廣汽三維結構石墨烯(3DG)材料而研發的“超級快充電池” 已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作,並搭載整車進行了裝車大功率充電測試,電池壽命和安全性均已達到使用標準。昨天上午10點16分,廣汽新能源在官微低調宣佈:2019年11月,廣汽自主研發的基於三維結構石墨烯(3DG)材料的“超級快充電池”正式對外公佈。

昨日午後盤中,石墨烯概念股板塊快速拉昇,華麗家族、寶泰隆拉昇封板,德爾未來、新金路、東旭光電等跟漲。

資本市場翻了天,這究竟是爲什麼?究其原因,竟然是因爲一家車企的官宣。昨天上午10點16分,廣汽新能源在官微低調宣佈:2019年11月,廣汽自主研發的基於三維結構石墨烯(3DG)材料的“超級快充電池”正式對外公佈。今年底,石墨烯電池量產研發工作終於從實驗室走向實車,廣汽新能源埃安車型將搭載相關技術成果,掀起新一輪“能源和技術革命”。

最近有關電池的新聞有點多,比亞迪的“刀片電池”,特斯拉的“無鈷電池”,再加上廣汽新能源的“石墨烯電池”。請注意,冠以“革命”二字的只有廣汽新能源。可謂形式低調,內容高調,在資本市場引發鏈式反應不足爲奇。

那麼,相對於“刀片電池”的結構創新,“無鈷電池”的材料創新,“石墨烯電池”真的是一場電池技術的“革命”嗎?

在回答這個問題之前,我們先來了解一下什麼是石墨烯?

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。說人話就是:一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過,留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。石墨到處都有,只是難以剝離出單層結構的石墨烯。

石墨是相較於銅和鋁等金屬更好的導熱材料,而石墨烯是已知的導熱係數最高的物質,理論導熱率達到5300W/m · K ,遠高於石墨。石墨烯材料因具備超輕、超高強度、超強導電性等特性,被認爲是提高電池充電速度、推動動力電池技術進步的重要技術。當然,目前它還有一個特性,就是貴,高純石墨烯每克價格在1000元以上。而市場上所謂的廉價“石墨烯”產品基本上都是還原氧化石墨烯。

目前市場上所謂的廉價“石墨烯”絕大多數都是通過氧化-還原法生產的氧化石墨烯,石墨片層數目不等,表面存在大量的缺陷和官能團,無論是導電性、導熱性還是機械性都跟獲得諾貝爾獎的石墨烯是兩回事。嚴格意義上而言,它們並不能稱爲 “石墨烯”。

那麼,石墨烯既然是很薄很薄的一層,當然是2D也就是平面結構的了。那麼,廣汽新能源的三維結構石墨烯(3DG)是咋回事?

三維石墨烯通常是指具有三維結構的二維石墨烯組裝體,三維石墨烯材料具有層壓式或多孔結構,在能量存儲、催化、環境修復、傳感器和超級電容器等方面展現了獨特的性能,並有望作爲柔性、可伸縮材料使用。

問題來了,石墨烯電池就是石墨烯做成的電池嗎?其實,並不是。這麼神奇的石墨烯,在鋰離子電池裏面可能發揮作用的領域只有兩個:直接用於負極材料或者用於導電添加劑。簡單來說,就是鋰離子電池利用石墨烯的超級導電性能來提升充放電效率。所以,嚴格意義上說“石墨烯電池”應該叫做添加了石墨烯材料的鋰離子電池。

目前,幾乎所有的商品鋰離子電池都採用石墨類負極材料,在負極性能相似的情況下,鋰離子電池的性能很大程度上取決於正極材料,所以現在鋰離子電池也有按照正極來稱呼的習慣。比如,磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元鋰電池等,都是針對正極而言的。

那麼,石墨烯能不能代替石墨成爲負極材料?很遺憾的告訴你,不能。因爲石墨烯的振實和壓實密度都非常低,成本極其昂貴,根本不存在取代石墨類材料直接用作鋰離子電池負極的可能性。

最後,只能探討石墨烯用於導電劑的可能性了,現在鋰電常用的導電劑有導電炭黑、乙炔黑、科琴黑,Super P等,現在也有電池廠家在動力電池上開始使用碳纖維和碳納米管作爲導電劑。

石墨烯用作導電劑的原理是其特殊結構所帶來的優異的電子傳輸能力。電子在石墨烯中的運動速度能達到光速的1/300,遠超於在一般導體裏的運動速度。

目前,還沒有廣汽新能源石墨烯電池專利的相關資料,但是從“石墨烯基‘超級快充電池’將進一步解決純電動車型最後的痛點,帶來顛覆性的使用體驗。”這句官方新聞稿中的描述可以看出:這款石墨烯電池實際上應該是“石墨烯基電池”,也就是以三維結構石墨烯作爲導電劑的電池。所以,如果石墨烯真的已經成功應用於鋰電池的導電劑,確實有可能提升充電效率。

廣汽新能源官宣中說:基於廣汽三維結構石墨烯(3DG)材料而研發的“超級快充電池” 已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作,並搭載整車進行了裝車大功率充電測試,電池壽命和安全性均已達到使用標準。據測試,“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。

關鍵的問題是,1、並不清楚從百分之多少充電到85%,2、鋰離子電池快充到80%就會變成爲涓流充電,那個多出來的5%,是因爲石墨烯導電劑提升了電池的耐高溫能力?不得而知。3、石墨烯目前成本高昂,如何控制成本?

當前的絕大多數電池系統在充電過程中,爲了避免過充現象,從0%~30,80%~100%這兩個區間段的充電速率是非常慢,被稱爲“涓流狀態”。只有30%~80%這個區間,纔會使用快充這種大電壓充電方式。

所以,廣汽新能源的“石墨烯電池”究竟有多麼神奇,只有等量產車落地了才能一窺究竟。


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