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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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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