华为发威,华为汽车充电10分钟行驶一千公里,中国新能源新突破?

去年韩媒《韩国先驱报》11 月 27 日报道,三星公司目前已研发出了基于石墨烯材料的新电池技术。利用石墨烯这种新材质所造的电池,能够在提高容量的同时拥有比标准充电速度快 5 倍的充电速度。

三星先进技术研究院(SAIT)表示,基于石墨烯材质所造的电池将会比目前市面上的普通电池高出 45% 的容量。三星官方表示,配备「石墨烯球」的电池只需 12 分钟即可完全充满,而目前充满同样容量的电池至少需要花费 1 小时。而且,基于石墨烯的电池可以在高达 60 摄氏度的环境下保持稳定,这种电池同样也可以应用在电动汽车上。

而大概就在同一时间段,网上曝光了关于华为汽车的相关细节,采用石墨烯电池,充电10分钟,可以行驶1000公里。

为什么是石墨烯

石墨烯,就是单层的石墨。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

2004年,英国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。这是人类首次分离出石墨烯,它也即将成为硅的替代品,也被人们称之为“黑金”,之所以如此,是因为它是世界上目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的纳米材料,并且几乎是透明的存在,可以完美的制作成如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

石墨烯正极的比容量达到120mAh/g(毫安时每克),在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量;同时其倍率性能优异,快速充电可1.1秒内充满电,仍具有111mAh/g的可逆比容量。

如果把一次充电—放电作为一次循环,这种电池经历25万次循环,比电容量仍高达91%,几乎没有损失。

如果智能手机用上这种电池,每天哪怕充电10次,也能用上近70年。

如果放在电动汽车上,那画面不敢想。

石墨烯在中国的发展

2015年12月,正道集团与美国加州大学洛杉矶分校合作建立石墨烯研究中心,在连云港建立石墨烯研发及批量生产基地,并称已经与合作伙伴开发出石墨烯钛酸锂电池,并正在进行石墨烯锂硫电池的研发。

2016年7月8日,国轩高科与航天万源就双方合作的唐山动力电池基地项目签订协议,称未来将聚焦石墨烯在动力电池上的应用,共同打造石墨烯产业园,包含石墨精加工、石墨烯材料的规模化生产、石墨烯电池正负极及电解液的生产等项目。

2016年7月9日,东旭光电宣称推出世界首款石墨烯基锂离子电池产品“烯王”,并称,通过测试,“烯王”充电用时15分钟,充电效率是普通充电产品的24倍,可在-30℃—80℃环境下工作,循环寿命高达3500次左右。

从供应链最新曝光消息显示,华为会在年底推出一款50W的快充头,而这款50W的快充头很有可能就是采用石墨烯电池的革命性新机上标配的。

但这次,三星抢先一步。

量产的困难

量产的困难在其内部,尤其是在电池系统里。

1. 全石墨烯电池成本十分高昂,而且制备难度大,几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池,仅出现在概念阶段或实验室内;

2. “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料,但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比,前者带来的性能提升不足以吸引各厂家;

3. 石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质,与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容;

4. 除此之外,比如其他材料的冲击(比如硅在做负极上有着更高的理论容量)和分散工艺难度高等问题,都制约着它在锂电池上的应用。

石墨烯的现状

2015年10月9日,中国中车株洲电力机车有限公司对外发布消息,自主研制的新一代大功率石墨烯超级电容问世。经院士专家组评审认定,其代表了目前世界超级电容单体技术的最高水平。

但广汽研究院石墨烯应用研究创新工作站副首席专家毛文峰博士表示,石墨烯只是一种添加剂。石墨烯与电池的关系,就像是调味料与菜品原料之间的关系。炒菜时,放点鸡精,可以提鲜,但不能放多,放多了,菜反而不好吃了。同样道理,在提升能量密度上,起到决定作用的还是电池本体,而非石墨烯这个添加剂。

浙江大学高分子系教授高超也表示,现实的石墨烯材料与理想还差得很远。高品质、大批量的石墨烯原料问题暂时没有根本解决,还需进行大量技术攻关。有些技术如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在实验室制备成功了,但实现工程化、连续性、低成本、高效稳定制备还有较长的路要走。

“现在国内真正做石墨烯的企业其实没有几家,很多都是原来做石墨等碳材料的企业,甚至完全不相关的企业,都在打着石墨烯的旗号,或者炒作股票,或者争取国家基金,其实真正做石墨烯并且能赚钱的企业几乎没有。”清华大学材料学院微纳力学中心教授朱宏伟说。

“从国家层面,整个石墨烯产业要朝着附加值高的方向发展,别折腾到最后都是为别人做嫁衣。国内的石墨卖五六千元一吨,结果出口到日本经过加工再买回来,就成了6万多元一吨。”这就是我国目前的产业现状。

简单来说就是风马牛不相及。石墨烯安全性和成本在目前条件和技术下想批量实现,有困难。

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