石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

近年來(lái)，純電動(dòng)汽車的快充技術(shù)不斷發(fā)展，“1個(gè)小時(shí)充滿80%的電量”“30分鐘充滿80%電量”“20分鐘充滿80%電量”……未來(lái)的3——5年，純電動(dòng)汽車只要充電5分鐘就能充滿80%電量，大約能行駛300公里。

被稱為“黑金”的石墨烯，在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)近年有了突破性的進(jìn)展。汽車電池電芯加入石墨烯后，充放電效率會(huì)有顯著的提升。專家表示，石墨烯在汽車電池上應(yīng)用，填補(bǔ)了石墨烯高端應(yīng)用的空白。而這種基于“電池+石墨烯”的快充技術(shù)不會(huì)停留在實(shí)驗(yàn)室，短則三年，長(zhǎng)則五年便將走進(jìn)市場(chǎng)，搭載在新能源汽車上。

那么，石墨烯這個(gè)被譽(yù)為“能徹底改變21世紀(jì)的黑科技”是如何運(yùn)用在電池的快速充放電上？帶著這個(gè)問(wèn)題，記者采訪了多家電池企業(yè)和電池專家。

石墨烯就像電池的調(diào)味料

純電動(dòng)汽車改變?nèi)藗兊某鲂校斐鋭t會(huì)改變現(xiàn)有的純電出行模式。續(xù)航里程一直被認(rèn)為是純電動(dòng)汽車最重要的指標(biāo)之一，但這也許不再是唯一。“電池+石墨烯”將改變純電的快充時(shí)間，這也將釋放純電動(dòng)汽車更大的潛力。

將電池和石墨烯結(jié)合起來(lái)，是近十年才陸續(xù)開展相關(guān)的研究。據(jù)專家介紹，電池的諸多性能指標(biāo)當(dāng)中，能量密度排在首位，直接決定續(xù)航里程，而續(xù)航里程的長(zhǎng)短與消費(fèi)者購(gòu)買意愿成正比。一開始，石墨烯電池就是奔著提升能量密度去研發(fā)的。不能說(shuō)沒(méi)有收獲，加入石墨烯之后，電池能量密度能提升5%——10%。但再往上，難以再有突破。這與研究人員最初預(yù)期20%——30%的能量密度大相徑庭。

廣汽研究院石墨烯應(yīng)用研究創(chuàng)新工作站副首席專家毛文峰博士告訴記者，石墨烯只是一種添加劑。石墨烯與電池的關(guān)系，就像是調(diào)味料與菜品原料之間的關(guān)系。炒菜時(shí)，放點(diǎn)雞精，可以提鮮，但不能放多，放多了，菜反而不好吃了。同樣道理，在提升能量密度上，起到?jīng)Q定作用的還是電池本體，而非石墨烯這個(gè)添加劑。

正因?yàn)槿绱耍姆宀┦空J(rèn)為，“石墨烯電池”的概念是不成立的。科技進(jìn)步，最忌喧賓奪主，不能因?yàn)樘砑恿四撤N添加劑，就大張旗鼓進(jìn)行注明，并廣而告之，哪怕這種添加劑有光環(huán)在身。“我們?cè)陲埖挈c(diǎn)菜，從來(lái)沒(méi)有看到過(guò)什么菜的菜名是以‘雞精’開頭的”“同樣道理，不能因?yàn)殡姵貞?yīng)用了石墨烯材料，就稱之為‘石墨烯電池’，更為準(zhǔn)確的說(shuō)法是‘電池+石墨烯’”。他認(rèn)為，市場(chǎng)對(duì)石墨烯電池的追捧，已經(jīng)超過(guò)其實(shí)際的技術(shù)水平，存在一定的泡沫。

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

賦予純電出行新模式

新能源汽車電池快充時(shí)間的縮短，會(huì)直接改變現(xiàn)有的純電出行模式：續(xù)航里程重要，但不再是唯一。毛文峰描繪他設(shè)想中的未來(lái)出行模式：純電動(dòng)汽車綜合續(xù)航里程只有400公里，當(dāng)電量耗盡時(shí)，找到快充電樁，5分鐘就能夠充滿電。與汽油車2——3分鐘的加油時(shí)間相比，5分鐘的快充時(shí)間仍然比較長(zhǎng)，但比起目前30——60分鐘的平均快充時(shí)間，已經(jīng)快上許多。

廣汽新能源總經(jīng)理古惠南持相同觀點(diǎn)“快充模式一旦普及，純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程沒(méi)必要600公里，甚至1000公里那么多，不需要那么大電池容量和能量密度”。消費(fèi)者沒(méi)必要為電池多買單，快充快走，使用體驗(yàn)與汽車加油沒(méi)有不同。基于這一觀點(diǎn)，在產(chǎn)品規(guī)劃當(dāng)中，有超過(guò)500公里的超長(zhǎng)續(xù)航里程車型，同時(shí)也將提供純電續(xù)航里程從300公里到500公里不等的車型，并有插電混動(dòng)車型供消費(fèi)者選擇。

除了快速充放電，由于具備良好的導(dǎo)熱性能，石墨烯能夠提升電池的散熱效果；載流子遷移率決定電導(dǎo)率，較快的載流子遷移率能提升元器件的工作速度；由于導(dǎo)電性能好，石墨烯還可以提升電池的功率密度。

廣汽新能源技術(shù)中心主任許俊海表示，“我們現(xiàn)在的電池系統(tǒng)仍然保留溫控系統(tǒng)，一定程度上增加電池重量，降低能量密度。但隨著電池散熱效果的提升，一旦去掉溫控系統(tǒng)，電池能量密度會(huì)越級(jí)到一個(gè)新高度。”更為關(guān)鍵的一點(diǎn)，隨著新技術(shù)應(yīng)用，汽車企業(yè)能夠騰出精力，關(guān)注以前關(guān)注不到的地方，尤其是電池的功能安全。許俊海口中的“新技術(shù)”就包含有石墨烯。

石墨烯的加入或能改變現(xiàn)有格局

“少即是多”，這是汽車設(shè)計(jì)與研發(fā)最高的境界。面對(duì)石墨烯這種獲得諾貝爾獎(jiǎng)的“新材料之王”，敢于做減法，需要莫大的勇氣。但扎根于石墨烯領(lǐng)域的研發(fā)人員更多的是逼于無(wú)奈。

清華大學(xué)材料學(xué)院教授朱宏偉曾在接受采訪時(shí)明言，如果石墨烯再找不到應(yīng)用，無(wú)論是資本市場(chǎng)還是基礎(chǔ)研發(fā)都會(huì)退潮。黎明前的黑暗到底還有多長(zhǎng)，沒(méi)有人能給出準(zhǔn)確的時(shí)間。可以肯定，電池尤其汽車電池，是石墨烯公認(rèn)最接近于應(yīng)用的領(lǐng)域之一。

目前，在汽車電池領(lǐng)域，鋰電池仍然是霸主。而根據(jù)材料不同，還分為磷酸鐵鋰、鈦酸鐵鋰以及三元鋰電池。市面上幾乎所有新能源汽車都內(nèi)置這三類電池，無(wú)論是新能源汽車企業(yè)的翹楚特斯拉，還是當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)軍者的比亞迪，都在這個(gè)“局”中。

隨著新能源汽車的全面提速，三種技術(shù)路線之間的淘汰賽已經(jīng)分出勝負(fù)，磷酸鐵鋰和鈦酸鐵鋰逐漸掉隊(duì)，三元鋰電池單獨(dú)領(lǐng)跑。

石墨烯的加入，盡管不能在短時(shí)間內(nèi)作為單一的品類徹底顛覆鋰電池。但作為一種添加劑和催化劑，還是能夠改變電池領(lǐng)域的現(xiàn)有格局，讓磷酸鐵鋰看到逆襲希望。公開資料顯示，國(guó)軒高科擬將“青島國(guó)軒年產(chǎn)3億Ah高比能動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”調(diào)整為“青島國(guó)軒年產(chǎn)2Gwh高比能動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目”。產(chǎn)品類型由三元電池調(diào)整為磷酸鐵鋰電池。在近期接受投資者的調(diào)研過(guò)程中，國(guó)軒高科更表達(dá)了自己對(duì)磷酸鐵鋰電池應(yīng)用前景的看法，隨著技術(shù)不斷迭代，其認(rèn)為未來(lái)磷酸鐵鋰市場(chǎng)應(yīng)用空間依舊非常廣闊。

一位不愿透露名字電池專家表示，假如石墨烯能夠大幅縮短快充時(shí)間，隨著補(bǔ)貼滑坡，真正市場(chǎng)化以后，磷酸鐵鋰的低成本、長(zhǎng)壽命、高安全性優(yōu)勢(shì)會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

或填補(bǔ)石墨烯高端應(yīng)用的空白

在石墨烯領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)和國(guó)外企業(yè)采取不同的策略。國(guó)外是先投入大量資金進(jìn)行基礎(chǔ)研發(fā)，隨后再尋求應(yīng)用。業(yè)內(nèi)公認(rèn)對(duì)于石墨烯投入研究資金的是三星，申報(bào)大量專利，不僅將石墨烯應(yīng)用在顯示屏上，而且進(jìn)行石墨烯電池的研發(fā)。國(guó)內(nèi)則是先進(jìn)行模式搭建，建立企業(yè)，再找尋下游市場(chǎng)。

來(lái)自中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息社發(fā)布的《2016-2017中國(guó)石墨烯發(fā)展年度報(bào)告》顯示2016年以來(lái)，中國(guó)石墨烯企業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，年新增企業(yè)超過(guò)700家，但在具體應(yīng)用上，過(guò)于粗放，大材小用。石墨烯真正能夠發(fā)揮作用的應(yīng)該是能充分利用其“輕、薄、柔”等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的場(chǎng)合，或在微納芯片、光電子等核心器件里。

專家表示，石墨烯在汽車電池上應(yīng)用，填補(bǔ)了石墨烯高端應(yīng)用的空白。種種跡象表明，在“電池+石墨烯”上，中國(guó)處于世界的最前端，而廣州又走在中國(guó)的前列。這不僅因?yàn)橹袊?guó)是全球最大汽車市場(chǎng)，同時(shí)也是最大新能源汽車市場(chǎng)，市場(chǎng)和消費(fèi)需求擺在那里。

毛文峰強(qiáng)調(diào)，市面上存在許多石墨烯制作電容裝置夸張描述，比如充放電速度是鋰電池100倍——1000倍，這些都是炒作，是科學(xué)鬧劇，無(wú)論理論還是實(shí)驗(yàn)室都是不成立的。

未來(lái)3——5年 快速充放電將實(shí)現(xiàn)突破

走出“能量密度”的誤區(qū)之后，近年來(lái)石墨烯在電池實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)就陸續(xù)有了進(jìn)展。華為將石墨烯應(yīng)用在手機(jī)電池上，主要側(cè)重散熱，發(fā)揮石墨烯優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能。比亞迪使用石墨烯，用于提升汽車電池的功率密度。功率密度和能量密度是截然不同的指標(biāo)，前者決定純電動(dòng)車百公里加速度，后者決定純電動(dòng)車的續(xù)航里程。而毛文峰和他的團(tuán)隊(duì)，將主要研究方向聚焦在快速充放電上，也就是提升電池的充放電速率。“不能簡(jiǎn)單地?fù)Q算，但在實(shí)驗(yàn)室里，電池電芯加入石墨烯后，充放電效率會(huì)有顯著的提升。”

毛文峰介紹，在未來(lái)三年，電池能量密度能在現(xiàn)在基礎(chǔ)上提升20%——30%左右。充電速率則不同，未來(lái)3——5年，將充電時(shí)間能夠縮短一半。“目前，在實(shí)驗(yàn)室里，我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)有收獲，純電動(dòng)汽車電池能夠在5分鐘充滿80%的電量。”可以作為直接比較的是，目前市面上的快充絕大部分是“1個(gè)小時(shí)充滿80%的電量”，廣汽新能源是“30分鐘充滿80%電量”，最快的是上汽乘用車，將會(huì)在2019年的量產(chǎn)車型上搭載“20分鐘充滿80%電量”的快充技術(shù)。

有人會(huì)說(shuō)，20分鐘與5分鐘沒(méi)有太大區(qū)別，不就多等15分鐘嗎？我們來(lái)設(shè)想一下：為一輛純電動(dòng)車充電，到達(dá)充電樁時(shí)發(fā)現(xiàn)前面排著兩輛車：假如快充需要20分鐘，就需要60分鐘才能完成充電；而若快充只需5分鐘，只要15分鐘就能開車走人。另外，目前汽油車每加滿一箱油大約需要2——3分鐘，續(xù)航里程在600公里左右。5分鐘充滿80%電量，大約能行駛300公里。兩者還是有差距，但差距已經(jīng)縮小到可忍受的范圍。“基于‘電池+石墨烯’的快充技術(shù)不會(huì)停留在實(shí)驗(yàn)室，較大可能會(huì)走進(jìn)市場(chǎng)，短則三年，長(zhǎng)則五年，會(huì)搭載在廣汽集團(tuán)旗下的新能源汽車上。”

當(dāng)然，這其中也存在巨大的變數(shù)。變數(shù)不僅來(lái)自技術(shù)本身，還有需要進(jìn)一步提升的可靠性和安全性，同時(shí)還受到其他因素掣肘，包括但不限于配套電池企業(yè)的生產(chǎn)水平，生產(chǎn)出來(lái)電池的一致性、快充充電樁和充電網(wǎng)絡(luò)的硬件支撐、電池管理系統(tǒng)、電池的散熱性能等。



石墨烯汽車的前景有兩個(gè)，一個(gè)是由于技術(shù)突破，可以大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)，一個(gè)因?yàn)檎业搅肆畠r(jià)的替代品。這兩者都可以導(dǎo)致石墨烯汽車成為現(xiàn)實(shí)。至于具體時(shí)間，其實(shí)并不能能準(zhǔn)確定義。但在互聯(lián)技術(shù)的助推下，這一過(guò)程將會(huì)大大加快。

一、介紹一下石墨烯

石墨烯是一種由碳原子以特殊方式構(gòu)成的六角形呈蜂巢狀晶格的物質(zhì)，被稱為二維碳納米材料。如此復(fù)雜的定義，的確不容易用來(lái)科普。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，石墨烯就是非常薄的石墨。也就是石墨的單層結(jié)構(gòu)。

而石墨本身就存在于自然界當(dāng)中，所以在一定程度上來(lái)講，石墨烯本身也就存在于自然界，只是難以剝離出其單層結(jié)構(gòu)罷了。

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下石墨烯所具有的特質(zhì)，千萬(wàn)不要把石墨烯，僅僅想成石墨的單層結(jié)構(gòu)。在很大程度上，它就是一種迥異于石墨的新材料。石墨烯具有優(yōu)質(zhì)的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)特性，在材料學(xué)微納米加工以及新能源等方面，有著重要的應(yīng)用前景。

最早是由英國(guó)人用一種，特殊的膠帶從石墨中粘下一層石墨片，然后再不停的用新的膠袋，從粘有石墨片的膠帶上剝離石墨，如此反復(fù)就得到了一層碳原子結(jié)構(gòu)的薄片，這就是傳說(shuō)中的石墨烯。

二、石墨烯電池高效，但耗錢

在理論上，如果未來(lái)的智能汽車能夠用石墨烯電池充電，那將迅速提高充電的速度與效率，相比于鋰電池來(lái)說(shuō)，石墨烯電池是能量密度更加高的一種電池。

最大的問(wèn)題是，石墨烯電池的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可以商業(yè)推廣的鋰電池。

從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，如果人類的新材料沒(méi)有出現(xiàn)重大重大變革，那么石墨烯電池的，商業(yè)化普及就遙遙無(wú)期。

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

三、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推下的石墨烯汽車前景

不過(guò)這個(gè)問(wèn)題其實(shí)還是存在變數(shù)，因?yàn)樽詮幕ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)，加速發(fā)展以來(lái)，很多跨界的科學(xué)技術(shù)，互相融合的幾率大大增高，所以科技的發(fā)展呈指數(shù)級(jí)發(fā)展。

換句話說(shuō)，只要納米技術(shù)或者新材料、能源等領(lǐng)域有一點(diǎn)點(diǎn)新突破，那么研究石墨烯的科研人員會(huì)很快捕捉到。他們會(huì)考慮其是否能夠，使石墨烯的研制成本降低，從而加快石墨烯汽車的研制與推廣。總的來(lái)說(shuō)，這一個(gè)趨勢(shì)比互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前要快得多。

不過(guò)，真正實(shí)用主義的商業(yè)科技，可能并不局限于一定要采用石墨烯作為智能汽車的電池，很可能將來(lái)會(huì)出現(xiàn)一種石墨烯的廉價(jià)替代品，來(lái)取而代之。當(dāng)然這已經(jīng)是后話。



首先我們來(lái)談?wù)勈裁词鞘咳缃裎覀兯矣玫匿囯姵刎?fù)極材料主要是石墨，石墨的作用是接受鋰離子，石墨是呈三維立體狀的，但是其有效的晶體格不是很多，再一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)很容易受熱膨脹，導(dǎo)電性差，而石墨烯是一層的二維結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電性非常好，而且非常薄，可接受鋰離子的有效晶體格較多。所以如今石墨烯很受重視！

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

我們?cè)僦v講石墨烯電池，顧名思義就是負(fù)極材料采用石墨烯的電池，其電池特點(diǎn)充電快，有些新聞報(bào)道8分鐘充滿電，其次就是體積能量密度高，總所周知，如今鋰離子電池發(fā)展的瓶頸就是能量密度和低溫放電，如果使用石墨烯電池，那將會(huì)是在電池行業(yè)起到革命性的作用。

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

題主所說(shuō)的石墨烯汽車，那顧名思義是石墨烯電池作為驅(qū)動(dòng)力。

要實(shí)現(xiàn)石墨烯汽車還需要很長(zhǎng)的路要走，大家都知道，石墨烯2004年通過(guò)膠紙黏貼的方法從石墨中提取出來(lái)的，如今都過(guò)去十幾年了，石墨烯電池都還在實(shí)驗(yàn)室里，并未量產(chǎn)，所以對(duì)于石墨烯汽車要多久才能面試，小編覺(jué)得至少二十年才能普及。

石墨烯汽車什么時(shí)候上市？

不過(guò)也有好消息，德國(guó)兩家車企準(zhǔn)備試用石墨烯電池，8分鐘充電續(xù)航1000公里，這是噱頭還是真材實(shí)料，我們還是拭目以待吧。