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未来电动汽车:电池+石墨烯

发布时间:2018/8/8 10:06:03 访问次数:8835


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在石墨烯领域,国内和国外企业采取不同的策略。国外是先投入大量资金进行基础研发,随后再寻求应用。业内公认对于石墨烯投入研究资金的是三星,申报大量专利,不仅将石墨烯应用在显示屏上,而且进行石墨烯电池的研发。国内则是先进行模式搭建,建立企业,再找寻下游市场。

中国经济信息社发布的《2016-2017中国石墨烯发展年度报告》显示2016年以来,中国石墨烯企业爆发式增长,年新增企业超过700家,但在具体应用上,过于粗放,大材小用。石墨烯真正能够发挥作用的应该是能充分利用其“轻、薄、柔”等结构特点的场合,或在微纳芯片、光电子等核心器件里。

专家表示,石墨烯在汽车电池上应用,填补了石墨烯高端应用的空白。种种迹象表明,在“电池+石墨烯”上,中国处于世界的最前端,而广州又走在中国的前列。这不仅因为中国是全球最大汽车市场,同时也是最大新能源汽车市场,市场和消费需求摆在那里。

市面上存在许多石墨烯制作电容装置夸张描述,比如充放电速度是锂电池100倍~1000倍,这些都是炒作,是科学闹剧,无论理论还是实验室都是不成立的。

走出“能量密度”的误区之后,近年来石墨烯在电池实验室的研发就陆续有了进展。华为将石墨烯应用在手机电池上,主要侧重散热,发挥石墨烯优秀的导热性能。比亚迪使用石墨烯,用于提升汽车电池的功率密度。功率密度和能量密度是截然不同的指标,前者决定纯电动车百公里加速度,后者决定纯电动车的续航里程。而毛文峰和他的团队,将主要研究方向聚焦在快速充放电上,也就是提升电池的充放电速率。“不能简单地换算,但在实验室里,电池电芯加入石墨烯后,充放电效率会有显著的提升。”http://jiahongwei668.51dzw.com/

未来三年,电池能量密度能在现在基础上提升20%~30%左右。充电速率则不同,未来3~5年,将充电时间能够缩短一半。“目前,在实验室里,我们团队已经有收获,纯电动汽车电池能够在5分钟充满80%的电量。”可以作为直接比较的是,目前市面上的快充绝大部分是“1个小时充满80%的电量”,广汽新能源是“30分钟充满80%电量”,最快的是上汽乘用车,将会在2019年的量产车型上搭载“20分钟充满80%电量”的快充技术。

20分钟与5分钟没有太大区别,不就多等15分钟吗?我们来设想一下:为一辆纯电动车充电,到达充电桩时发现前面排着两辆车:假如快充需要20分钟,就需要60分钟才能完成充电;而若快充只需5分钟,只要15分钟就能开车走人。另外,目前汽油车每加满一箱油大约需要2~3分钟,续航里程在600公里左右。5分钟充满80%电量,大约能行驶300公里。两者还是有差距,但差距已经缩小到可忍受的范围。“基于‘电池+石墨烯’的快充技术不会停留在实验室,较大可能会走进市场,短则三年,长则五年,会搭载在广汽集团旗下的新能源汽车上。”

其中也存在巨大的变数。变数不仅来自技术本身,还有需要进一步提升的可靠性和安全性,同时还受到其他因素掣肘,包括但不限于配套电池企业的生产水平,生产出来电池的一致性、快充充电桩和充电网络的硬件支撑、电池管理系统、电池的散热性能等。

纯电动汽车改变人们的出行,而快充则会改变现有的纯电出行模式。续航里程一直被认为是纯电动汽车最重要的指标之一,但这也许不再是唯一。“电池+石墨烯”将改变纯电的快充时间,这也将释放纯电动汽车更大的潜力。

将电池和石墨烯结合起来,是近十年才陆续开展相关的研究。据专家介绍,电池的诸多性能指标当中,能量密度排在首位,直接决定续航里程,而续航里程的长短与消费者购买意愿成正比。一开始,石墨烯电池就是奔着提升能量密度去研发的。不能说没有收获,加入石墨烯之后,电池能量密度能提升5%~10%。但再往上,难以再有突破。这与研究人员最初预期20%~30%的能量密度大相径庭。http://tenghaowy.51dzw.com/

广汽研究院石墨烯应用研究创新工作站副首席专家表示,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。

专家表示,“石墨烯电池”的概念是不成立的。科技进步,最忌喧宾夺主,不能因为添加了某种添加剂,就大张旗鼓进行注明,并广而告之,哪怕这种添加剂有光环在身。“我们在饭店点菜,从来没有看到过什么菜的菜名是以‘鸡精’开头的”“同样道理,不能因为电池应用了石墨烯材料,就称之为‘石墨烯电池’,更为准确的说法是‘电池+石墨烯’”。市场对石墨烯电池的追捧,已经超过其实际的技术水平,存在一定的泡沫。

赋予纯电出行新模式

新能源汽车电池快充时间的缩短,会直接改变现有的纯电出行模式:续航里程重要,但不再是唯一。设想中的未来出行模式:纯电动汽车综合续航里程只有400公里,当电量耗尽时,找到快充电桩,5分钟就能够充满电。与汽油车2~3分钟的加油时间相比,5分钟的快充时间仍然比较长,但比起目前30~60分钟的平均快充时间,已经快上许多。

广汽新能源持相同观点“快充模式一旦普及,纯电动车续航里程没必要600公里,甚至1000公里那么多,不需要那么大电池容量和能量密度”。消费者没必要为电池多买单,快充快走,使用体验与汽车加油没有不同。基于这一观点,在产品规划当中,有超过500公里的超长续航里程车型,同时也将提供纯电续航里程从300公里到500公里不等的车型,并有插电混动车型供消费者选择。

除了快速充放电,由于具备良好的导热性能,石墨烯能够提升电池的散热效果;载流子迁移率决定电导率,较快的载流子迁移率能提升元器件的工作速度;由于导电性能好,石墨烯还可以提升电池的功率密度。

广汽新能源技术中心主任许俊海表示,“我们现在的电池系统仍然保留温控系统,一定程度上增加电池重量,降低能量密度。但随着电池散热效果的提升,一旦去掉温控系统,电池能量密度会越级到一个新高度。”更为关键的一点,随着新技术应用,汽车企业能够腾出精力,关注以前关注不到的地方,尤其是电池的功能安全。许俊海口中的“新技术”就包含有石墨烯。

石墨烯的加入或能改变现有格局

“少即是多”,这是汽车设计与研发最高的境界。面对石墨烯这种获得诺贝尔奖的“新材料之王”,敢于做减法,需要莫大的勇气。但扎根于石墨烯领域的研发人员更多的是逼于无奈。

清华大学材料学院专家表示,如果石墨烯再找不到应用,无论是资本市场还是基础研发都会退潮。黎明前的黑暗到底还有多长,没有人能给出准确的时间。可以肯定,电池尤其汽车电池,是石墨烯公认最接近于应用的领域之一。

目前,在汽车电池领域,锂电池仍然是霸主。而根据材料不同,还分为磷酸铁锂、钛酸铁锂以及三元锂电池。市面上几乎所有新能源汽车都内置这三类电池,无论是新能源汽车企业的翘楚特斯拉,还是当前新能源汽车领军者的比亚迪,都在这个“局”中。http://deyie.51dzw.com/

随着新能源汽车的全面提速,三种技术路线之间的淘汰赛已经分出胜负,磷酸铁锂和钛酸铁锂逐渐掉队,三元锂电池单独领跑。

石墨烯的加入,尽管不能在短时间内作为单一的品类彻底颠覆锂电池。但作为一种添加剂和催化剂,还是能够改变电池领域的现有格局,让磷酸铁锂看到逆袭希望。公开资料显示,国轩高科拟将“青岛国轩年产3亿ah高比能动力锂电池产业化项目”调整为“青岛国轩年产2gwh高比能动力锂电池项目”。产品类型由三元电池调整为磷酸铁锂电池。在近期接受投资者的调研过程中,国轩高科更表达了自己对磷酸铁锂电池应用前景的看法,随着技术不断迭代,其认为未来磷酸铁锂市场应用空间依旧非常广阔。

电池专家表示,假如石墨烯能够大幅缩短快充时间,随着补贴滑坡,真正市场化以后,磷酸铁锂的低成本、长寿命、高安全性优势会显现出来。

近年来,纯电动汽车的快充技术不断发展,“1个小时充满80%的电量”“30分钟充满80%电量”“20分钟充满80%电量”……未来的3~5年,纯电动汽车只要充电5分钟就能充满80%电量,大约能行驶300公里。被称为“黑金”的石墨烯,在实验室的研发近年有了突破性的进展。汽车电池电芯加入石墨烯后,充放电效率会有显著的提升。专家表示,石墨烯在汽车电池上应用,填补了石墨烯高端应用的空白。而这种基于“电池+石墨烯”的快充技术不会停留在实验室,短则三年,长则五年便将走进市场,搭载在新能源汽车上。http://deyiic.51dzw.com/

来源:新兴产业智库(来源:广州日报)



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在石墨烯领域,国内和国外企业采取不同的策略。国外是先投入大量资金进行基础研发,随后再寻求应用。业内公认对于石墨烯投入研究资金的是三星,申报大量专利,不仅将石墨烯应用在显示屏上,而且进行石墨烯电池的研发。国内则是先进行模式搭建,建立企业,再找寻下游市场。

中国经济信息社发布的《2016-2017中国石墨烯发展年度报告》显示2016年以来,中国石墨烯企业爆发式增长,年新增企业超过700家,但在具体应用上,过于粗放,大材小用。石墨烯真正能够发挥作用的应该是能充分利用其“轻、薄、柔”等结构特点的场合,或在微纳芯片、光电子等核心器件里。

专家表示,石墨烯在汽车电池上应用,填补了石墨烯高端应用的空白。种种迹象表明,在“电池+石墨烯”上,中国处于世界的最前端,而广州又走在中国的前列。这不仅因为中国是全球最大汽车市场,同时也是最大新能源汽车市场,市场和消费需求摆在那里。

市面上存在许多石墨烯制作电容装置夸张描述,比如充放电速度是锂电池100倍~1000倍,这些都是炒作,是科学闹剧,无论理论还是实验室都是不成立的。

走出“能量密度”的误区之后,近年来石墨烯在电池实验室的研发就陆续有了进展。华为将石墨烯应用在手机电池上,主要侧重散热,发挥石墨烯优秀的导热性能。比亚迪使用石墨烯,用于提升汽车电池的功率密度。功率密度和能量密度是截然不同的指标,前者决定纯电动车百公里加速度,后者决定纯电动车的续航里程。而毛文峰和他的团队,将主要研究方向聚焦在快速充放电上,也就是提升电池的充放电速率。“不能简单地换算,但在实验室里,电池电芯加入石墨烯后,充放电效率会有显著的提升。”http://jiahongwei668.51dzw.com/

未来三年,电池能量密度能在现在基础上提升20%~30%左右。充电速率则不同,未来3~5年,将充电时间能够缩短一半。“目前,在实验室里,我们团队已经有收获,纯电动汽车电池能够在5分钟充满80%的电量。”可以作为直接比较的是,目前市面上的快充绝大部分是“1个小时充满80%的电量”,广汽新能源是“30分钟充满80%电量”,最快的是上汽乘用车,将会在2019年的量产车型上搭载“20分钟充满80%电量”的快充技术。

20分钟与5分钟没有太大区别,不就多等15分钟吗?我们来设想一下:为一辆纯电动车充电,到达充电桩时发现前面排着两辆车:假如快充需要20分钟,就需要60分钟才能完成充电;而若快充只需5分钟,只要15分钟就能开车走人。另外,目前汽油车每加满一箱油大约需要2~3分钟,续航里程在600公里左右。5分钟充满80%电量,大约能行驶300公里。两者还是有差距,但差距已经缩小到可忍受的范围。“基于‘电池+石墨烯’的快充技术不会停留在实验室,较大可能会走进市场,短则三年,长则五年,会搭载在广汽集团旗下的新能源汽车上。”

其中也存在巨大的变数。变数不仅来自技术本身,还有需要进一步提升的可靠性和安全性,同时还受到其他因素掣肘,包括但不限于配套电池企业的生产水平,生产出来电池的一致性、快充充电桩和充电网络的硬件支撑、电池管理系统、电池的散热性能等。

纯电动汽车改变人们的出行,而快充则会改变现有的纯电出行模式。续航里程一直被认为是纯电动汽车最重要的指标之一,但这也许不再是唯一。“电池+石墨烯”将改变纯电的快充时间,这也将释放纯电动汽车更大的潜力。

将电池和石墨烯结合起来,是近十年才陆续开展相关的研究。据专家介绍,电池的诸多性能指标当中,能量密度排在首位,直接决定续航里程,而续航里程的长短与消费者购买意愿成正比。一开始,石墨烯电池就是奔着提升能量密度去研发的。不能说没有收获,加入石墨烯之后,电池能量密度能提升5%~10%。但再往上,难以再有突破。这与研究人员最初预期20%~30%的能量密度大相径庭。http://tenghaowy.51dzw.com/

广汽研究院石墨烯应用研究创新工作站副首席专家表示,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。

专家表示,“石墨烯电池”的概念是不成立的。科技进步,最忌喧宾夺主,不能因为添加了某种添加剂,就大张旗鼓进行注明,并广而告之,哪怕这种添加剂有光环在身。“我们在饭店点菜,从来没有看到过什么菜的菜名是以‘鸡精’开头的”“同样道理,不能因为电池应用了石墨烯材料,就称之为‘石墨烯电池’,更为准确的说法是‘电池+石墨烯’”。市场对石墨烯电池的追捧,已经超过其实际的技术水平,存在一定的泡沫。

赋予纯电出行新模式

新能源汽车电池快充时间的缩短,会直接改变现有的纯电出行模式:续航里程重要,但不再是唯一。设想中的未来出行模式:纯电动汽车综合续航里程只有400公里,当电量耗尽时,找到快充电桩,5分钟就能够充满电。与汽油车2~3分钟的加油时间相比,5分钟的快充时间仍然比较长,但比起目前30~60分钟的平均快充时间,已经快上许多。

广汽新能源持相同观点“快充模式一旦普及,纯电动车续航里程没必要600公里,甚至1000公里那么多,不需要那么大电池容量和能量密度”。消费者没必要为电池多买单,快充快走,使用体验与汽车加油没有不同。基于这一观点,在产品规划当中,有超过500公里的超长续航里程车型,同时也将提供纯电续航里程从300公里到500公里不等的车型,并有插电混动车型供消费者选择。

除了快速充放电,由于具备良好的导热性能,石墨烯能够提升电池的散热效果;载流子迁移率决定电导率,较快的载流子迁移率能提升元器件的工作速度;由于导电性能好,石墨烯还可以提升电池的功率密度。

广汽新能源技术中心主任许俊海表示,“我们现在的电池系统仍然保留温控系统,一定程度上增加电池重量,降低能量密度。但随着电池散热效果的提升,一旦去掉温控系统,电池能量密度会越级到一个新高度。”更为关键的一点,随着新技术应用,汽车企业能够腾出精力,关注以前关注不到的地方,尤其是电池的功能安全。许俊海口中的“新技术”就包含有石墨烯。

石墨烯的加入或能改变现有格局

“少即是多”,这是汽车设计与研发最高的境界。面对石墨烯这种获得诺贝尔奖的“新材料之王”,敢于做减法,需要莫大的勇气。但扎根于石墨烯领域的研发人员更多的是逼于无奈。

清华大学材料学院专家表示,如果石墨烯再找不到应用,无论是资本市场还是基础研发都会退潮。黎明前的黑暗到底还有多长,没有人能给出准确的时间。可以肯定,电池尤其汽车电池,是石墨烯公认最接近于应用的领域之一。

目前,在汽车电池领域,锂电池仍然是霸主。而根据材料不同,还分为磷酸铁锂、钛酸铁锂以及三元锂电池。市面上几乎所有新能源汽车都内置这三类电池,无论是新能源汽车企业的翘楚特斯拉,还是当前新能源汽车领军者的比亚迪,都在这个“局”中。http://deyie.51dzw.com/

随着新能源汽车的全面提速,三种技术路线之间的淘汰赛已经分出胜负,磷酸铁锂和钛酸铁锂逐渐掉队,三元锂电池单独领跑。

石墨烯的加入,尽管不能在短时间内作为单一的品类彻底颠覆锂电池。但作为一种添加剂和催化剂,还是能够改变电池领域的现有格局,让磷酸铁锂看到逆袭希望。公开资料显示,国轩高科拟将“青岛国轩年产3亿ah高比能动力锂电池产业化项目”调整为“青岛国轩年产2gwh高比能动力锂电池项目”。产品类型由三元电池调整为磷酸铁锂电池。在近期接受投资者的调研过程中,国轩高科更表达了自己对磷酸铁锂电池应用前景的看法,随着技术不断迭代,其认为未来磷酸铁锂市场应用空间依旧非常广阔。

电池专家表示,假如石墨烯能够大幅缩短快充时间,随着补贴滑坡,真正市场化以后,磷酸铁锂的低成本、长寿命、高安全性优势会显现出来。

近年来,纯电动汽车的快充技术不断发展,“1个小时充满80%的电量”“30分钟充满80%电量”“20分钟充满80%电量”……未来的3~5年,纯电动汽车只要充电5分钟就能充满80%电量,大约能行驶300公里。被称为“黑金”的石墨烯,在实验室的研发近年有了突破性的进展。汽车电池电芯加入石墨烯后,充放电效率会有显著的提升。专家表示,石墨烯在汽车电池上应用,填补了石墨烯高端应用的空白。而这种基于“电池+石墨烯”的快充技术不会停留在实验室,短则三年,长则五年便将走进市场,搭载在新能源汽车上。http://deyiic.51dzw.com/

来源:新兴产业智库(来源:广州日报)


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