石墨烯电池噱头大 固态电池备受期待
2020-05-29 09:54:51   来源： ()　   评论：0 点击：

近日，一则广汽集团官宣其石墨烯电池量产研发工作今年底将从实验室走向实车的消息，再次让业界的目光聚焦到了石墨烯电池身上。

据广汽集团介绍，基于广汽三维结构石墨烯（3DG）材料而研发的“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。对此，有人为该电池技术创新点赞，也有人对8分钟充电85%持怀疑态度，甚至有人表示这又是一场关于石墨烯电池的炒作。

那么，石墨烯材料在动力电池领域的具体应用价值何在？对于下一代动力电池技术，业界更看好哪一类？围绕着这些问题，盖世汽车发起了为期一周的线上调查，吸引了近1700人的关注参与。

石墨烯电池没有从本质上改变电池性能

因具备超轻、超高强度、超强导电性等特性，石墨烯材料一度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。2010年，石墨烯的发现者荣获诺贝尔物理学奖。2017年，国家工信部制定《十三五材料领域科技创新专项规划》，将石墨烯材料技术划为重点发展领域。为此，不少企业纷纷开始了石墨烯材料在动力电池方面的研究，不过始终没有大的突破。

在动力电池领域，石墨烯材料的应用情况如何？近46%的参与者直指“噱头大于实际，价值不大”，另有占比38%的参与者表示“理论上石墨烯能够提高充放电速率，实际待验证”。

盖世汽车研究院资深分析师指出，石墨烯材料的应用并没有从本质上改变电池性能，此类电池的主要材料体系也没有发生变化，正极依旧是三元、磷酸铁锂或者锰系等，负极是石墨系或者金属氧化物系，还有电解液和隔膜，真正的石墨烯电池几乎没有。

另有从事材料研究的业内人士透露，现在一般研究的“石墨烯电池”，指的是石墨烯材料应用于电池负极，电池中仍以锂离子迁移、脱嵌或化合实现电化学能量的储存和释放，严格意义上并没有“石墨烯电池”的说法，其噱头意义远大于实用价值。

需要指出的是，在广汽集团此次推出的“超级快充电池”中，关于石墨烯材料的具体应用方式并没有具体介绍。对此，业界猜测，石墨烯大概率还是充当导电剂，性能方面可能比别人做得好一些。

成本和技术致石墨烯电池“难产”

根据广汽集团规划，其石墨烯电池量产研发工作今年底将从实验室走向实车，广汽新能源埃安（Aion）车型将率先搭载。从实验室走向实车，石墨烯电池需攻克哪些难点？

调研结果显示，“成本”是其中最大的阻力，其次是“技术”。占比46%的参与者表示，真正的石墨烯电池难以大规模量产，主要还是石墨烯成本太贵了，与普通锂电池使用的材料相比，石墨烯材料在成本上贵了数十倍不止。

另外，从技术角度而言，石墨烯电池之所以“难产”，还在于如何平衡快充与安全这对矛盾体。一直以来，快充都是动力电池追求的目标之一，但是对于承载驾乘人员生命安全的电动汽车而言，除了快充，还需要同时满足电池安全、高效和长寿命等性能。

目前，广汽集团“超级快充电池”已经完成电芯、模组、电池包样件的测试工作，且经过装车大功率充电测试，仅需8分钟就可以将电池充电至85%。这一与燃油车加油时间相当的快充电池，能否有效平衡并满足上述性能，有待于市场的更进一步检验。

固态电池成下一代电池技术首选

除了广汽宣布在石墨烯电池方面取得突破，从长城汽车独立出来的蜂巢能源近期也祭出了“无钴电池”大法，兼之此前比亚迪刀片电池的横空出世，一时间，国内动力电池领域频频迎来重大突破。多元化的技术路线背后，到底谁会被寄予厚望？

在“下一代动力电池技术，您更看好哪一类”问题中，固态电池高票获选。超过四成的参与者表示，固态电池会是下一代动力电池发展的终极目标，高镍三元、磷酸铁锂等技术路线均是过渡方案。这一结果与盖世汽车研究院近期发布的《新能源汽车动力电池产业报告（2020版）》中的预测不谋而合。

据预测分析，2020年前后电池材料将主要向镍三元+硅碳演变，到2025年主要是富锂锰基正极材料取得突破，2030年则主要是希望在电解质方面取得突破，实现全固态电池。

中国科学院院士欧阳明高也曾公开表示，基于各国动力电池技术路线的比较，短期来看是液态电解液的锂离子电池，发展高镍三元正极和硅炭负极，中长期将从液态电解质逐步过渡到全固态电池。

“固态电池之所以会成为下一代动力电池发展的终极目标，与其特有的性能优势密不可分。”上述分析师表示。据了解，使用固体电解质的固态电池具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势，可极大确保电池的安全性。此外，固态电池使用金属锂做负极，可匹配高电压正极材料，进一步提升能量密度。

不过，固态电池在产业化进程中也面临着不小的挑战。首先，全固态电池还有一些关键技术亟待突破，如固体电解质材料电导率偏低，与电极材料的接触面积小，造成内阻较大影响充电速度等。其次，如何在规模和成本之间找到平衡点，也是其量产路程中不得不考虑的重要问题。