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樂視20億美元收購美最大智能電視商Vizio 或在北美市場對撼日韓系 四方集運香港四方集運香港> 充電8分鐘,續航1000km?廣汽石墨烯電池引熱議 專家稱:並非真正的石墨烯電池

每日經濟新聞 2021四方集運香港01四方集運香港17 10:57:56

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每經記者 孫磊    每經編輯 裴健如

在蔚來固態電池和寧德時代“摻硅補鋰”電池之後,又一款能使電動車續航里程達到1000km的動力電池引起了業界關注。

1月16日,廣州汽車集團股份有限公司(以下簡稱廣汽集團)黨委書記、董事長曾慶洪宣佈,廣汽集團的石墨烯快充電池具備6C快充能力,結合高功率超充設備,最快8分鐘就能充電至80%,結合硅負極材料,能量密度可提高到280Wh/kg左右,壽命大於1600循環,車輛續航里程可達到1000km。

“廣汽石墨烯基超級快充電池目前已進入實車測試階段,首款搭載車型為AION V,目前正在黑河做冬季試驗,初定今年9月可以批量生產。”曾慶洪表示。 

在此之前,廣汽集團全資子公司廣汽埃安發佈了一則關於全新動力電池科技的海報預告。該海報顯示,其石墨烯基超級快充電池經過了電池槍擊實驗,並強調“不用等到明年”“即將量產搭載”。廣汽埃安方面告訴《每日經濟新聞》記者,該電池的詳細信息計劃將於本月底公佈。

圖片來源:廣汽埃安官微

該消息一出,當日(1月15日)廣汽集團A股(601238.SH)盤中漲停,報收12.52元/股,全日成交10.2億元;港股(02238.HK)尾盤同步大幅拉昇,報收9.38港元/股。不僅如此,石墨烯概念股也紛紛上漲。

石墨烯+鋰電池≠石墨烯電池?

事實上,自2014年起,廣汽集團就開始了對石墨烯技術的研發。2020年5月,廣汽埃安方面稱,基於廣汽集團三維結構石墨烯材料而研發的“超級快充電池”已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作,並搭載整車進行了裝車大功率充電測試,電池壽命和安全性均已達到使用標準。

據瞭解,石墨烯應用在電池上,主要有兩個方向:一是做導電劑,二是做電極嵌鋰材料。“無論是石墨烯在電池中作為主材料還是添加劑,都可以改善電池導電性能。假如動力電池將石墨烯作為負極主材料,電動車造價將非常高,假如用作添加劑,企業勉強能接受其成本。”雲杉智慧總裁徐徵鵬認為,當下,市場上尚未出現真正意義上的石墨烯電池。

據曾慶洪透露,廣汽集團是在811和622三元鋰電池的基礎上,通過增加1%~2%的石墨烯正負極材料,提高電池的充電速度、能量密度以及續航能力。同時,與常規動力電池相比,其石墨烯快充電池整體電芯成本高出5%~8%。 

廣汽埃安方面此前曾表示:“利用石墨烯出色的導電性能,我們將其添加到鋰電池的正極材料中,使純電動車的充電速度成倍提升。”有觀點認為,廣汽集團石墨烯快充電池中的石墨烯,扮演的或是添加劑的角色,該電池能否使車輛實現1000km續航有待驗證。

哈爾濱工業大學化工學院電化學科學與工程系教授袁國輝在接受《中國科學報》採訪時表示:“石墨烯電池的概念不符合行業命名原則,也不是行業共識。從專業的角度,電池的命名一般是遵循‘正極四方集運香港負極活性材料’的規則,鋰離子電池充放電時,成流反應是鋰離子在正、負極材料中的嵌入和脱出的貢獻。電極中添加石墨烯材料時,石墨烯的主要作用是提高電極的導電性,儘管可以提高電池的性能,但石墨烯的角色並不是鋰離子電池正負極的活性材料。”

“石墨烯因其獨特的物理化學性質,已經在鋰電池中展示出巨大的應用潛力。但是,作為一種碳納米材料,石墨烯之於鋰電池並未超出目前常用碳材料的作用範疇。鋰電池核心儲能機理也並未因石墨烯的加入而改變,因此將添加了石墨烯的鋰電池稱為石墨烯電池並不恰當。”天津大學化工學院教授楊全紅在接受《科技日報》採訪時説。

2025年有望達到千億市場規模

公開資料顯示,石墨烯是一種由碳原子排列構成的單層四維蜂窩狀晶格結構新型納米材料,也是其他維度石墨材料的基本構建模塊,如富勒烯、碳納米管、石墨、金剛石等。石墨烯具有優良的電子傳導性能、熱性能以及較高的比表面積,在新能源、化工、電子信息、生物醫藥等領域擁有巨大的應用前景,被稱作“21世紀的新材料之王”。

值得一提的是,2017年,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。此後,石墨烯因具備超輕、超高強度、超強導電性等特性,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。

圖片來源:視覺中國

中科院重慶綠色智能技術研究院相關研究人員表示,由於石墨烯擁有超乎想象的導電能力,石墨烯電池概念成為突破電池技術瓶頸的“救命稻草”。而石墨烯作為動力電池的工業化方案一旦可行,電動汽車充電慢、續航里程不足以及安全性方面的痛點將迎刃而解。

前瞻產業研究院報告認為,目前中國石墨烯行業正處於市場導入期,產品尚未成熟,行業利潤率較低,但市場增長率較高。預計石墨烯產業2021年進入快速成長期,市場規模可達200億元,2025年有望達到1000億元,佔世界市場規模超過一半。

不過,需要注意的是,當前石墨烯的成本十分高昂,對製造工藝的要求也非常苛刻,同時石墨烯電池的製作工藝也仍然不夠成熟。有業內專家認為,石墨烯電池目前僅處於實驗室階段,尚未達到量產條件,商業化非常困難。

動力電池技術和產業大有可為

值得注意的是,1000公里續航里程正成為當前新能源汽車行業的關注焦點。在廣汽集團之前,1月13日,智己汽車宣佈旗下首款車型與寧德時代開展合作,搭載“摻硅補鋰”電池,最大續航里程將超過1000公里;1月9日,蔚來汽車發佈150kWh固態電池,且表示搭載該電池的車型,續航里程可達到1000公里。

全國乘用車市場信息聯席會祕書長崔東樹認為,從2020年下半年開始,新能源汽車市場開始呈現高增長的特徵,拉動動力電池產業鏈高增長,行業景氣度提升。隨着新能源汽車行業全球化競爭趨勢凸顯,動力電池產業鏈將重構,國內企業通過持續技術創新向上突圍。

“當前中國動力電池技術創新模式從政策主導向市場主導轉型,由行業政治運作向公司商業運作轉化。”中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高認為,電池系統結構大創新,輔以電池單體材料小改進,成為近年來中國電池技術創新的鮮明特徵。

中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高(圖片來源:官方供圖)

如,寧德時代的CTP(Cell To Pack)技術、比亞迪的刀片電池和國軒高科的J2M(卷芯到模組)技術均屬於動力電池系統結構創新範疇。而更加激進的MIV(模組到車)、CTV(電芯到車)等底盤電池概念還需要進一步研究。材料體系方面,國內動力電池出現了低鈷、添硅補鋰、半固態等技術。

“電池材料創新要平衡比能量、壽命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指標,近年尚無大突破。”在歐陽明高看來,“如果有人説,(他的電動車)既能跑1000公里,又能幾分鐘充滿電,而且還特別安全,成本還非常低。大家不用相信,這是不可能的。”

有機構預測稱,全球動力電池市場到2030年會從2018年的100億GWh增加到2900億GWh,大概增長近30倍。“我估計動力電池在中國市場未來10年要增長10倍,到2035年增長20倍也是有可能的。所以,電池技術和產業未來將大有可為。”歐陽明高説。

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