從奔馳AVTR概念車說起，石墨烯電池有希望嗎？

時間:2020-01-12 17:35來源:Aston雅斯頓 作者:麥琪
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       汽車發(fā)明者一直想著再次發(fā)明汽車。
 
       奔馳在今年的CES展覽上亮相了一款采用石墨烯電池的純電動概念車AVTR。不過，這并不意味著石墨烯電池終于可以量產(chǎn)。從數(shù)年前石墨烯材料被發(fā)現(xiàn)開始，動力電池行業(yè)就一直希望能夠利用這種材料尋求性能突破。
 
       奔馳只是給了一種新的思路，距離實際應(yīng)用還有很長一段路。
 
       先來看看奔馳AVTR上的石墨烯電池。汽車業(yè)界一致認為，這是奔馳在動力電池上實現(xiàn)的技術(shù)突破，石墨烯終于可以在動力電池上發(fā)光發(fā)熱了。不過，奔馳并沒有直接用「石墨烯電池」這個詞，在AVTR上描述的是「以石墨烯為基礎(chǔ)的有機電池化學(xué)原料打造的電池組」，表達非常嚴謹。石墨烯的主要作用是取代金屬和稀土，最終整個電池能夠?qū)崿F(xiàn)完全的有機可降解。也就是說，石墨烯在這款動力電池里的關(guān)鍵作用并不是提升性能。
 
       按照奔馳的介紹，AVTR概念車搭載的是110kWh電池包，能夠做到700公里續(xù)航。這樣的性能參數(shù)對比當下主流的動力電池，似乎也沒有太大突破。以蔚來新近發(fā)布的電池為例，100kWh電池包在EC6上已經(jīng)可以做到最大續(xù)航615公里，這是一輛SUV的水平。而考慮到奔馳AVTR的跑車造型和諸多動力學(xué)設(shè)計細節(jié)，110kWh電池包做到700公里以上的續(xù)航，難度不大。不過，奔馳同時也提到了這款電池能夠在15分鐘內(nèi)充滿，這恰恰是石墨烯在電池應(yīng)用上的最大貢獻。
 
       奔馳沒有明確用石墨烯電池這個詞，甚至奔馳介紹這款石墨烯電池的時候只是強調(diào)了「有機」，那么AVTR概念車是不是石墨烯電池走向?qū)嶋H應(yīng)用的開端?石墨烯讓動力電動性能大飛躍的愿景會不會又一次落空?
 
       上一次給予我們希望的是初創(chuàng)公司Fisker的石墨烯固態(tài)電池。按照計劃，F(xiàn)isker EMotion概念車將會采用石墨烯電池，這是Fisker在2016年與創(chuàng)業(yè)公司Nanotech Energy Inc.成立合資公司Fisker Nanotech的主要研發(fā)方向。如果一切順利，石墨烯電池可以讓Fisker Emotion實現(xiàn)最大續(xù)航643公里、9分鐘補充近200公里續(xù)航。雖然以2019年的發(fā)展進程來看不算什么，但時間回到2016年，是石墨烯電池給過我們希望。
 
       后來石墨烯電池被認為是騙局，其中一個證據(jù)就是Fisker合資公司的倒閉，F(xiàn)isker轉(zhuǎn)而與LG合作生產(chǎn)MCN電池，這在后來成為了高端電動車的選擇。至于Fisker在今年CES以Fisker Ocean的名字展出了另一款更主流的純電動SUV，這就是另一個故事了。
 
       2010年諾貝爾物理獎給了兩位發(fā)現(xiàn)石墨烯的科學(xué)家，當他們成功從石墨中分離出這種萬能物質(zhì)之后，就被認為是電池的希望。自此之后，電池行業(yè)沒有放棄過對石墨烯電池的研發(fā)和嘗試。
 
       石墨烯具有導(dǎo)熱系數(shù)高、電阻小的特點，當石墨烯成為陽極鑲嵌鋰離子，能夠發(fā)揮極優(yōu)秀的導(dǎo)電性，而作為動力電池的活性材料，能將傳統(tǒng)鋰電池的容量提升兩倍以上。如果石墨烯能夠順利應(yīng)用在動力電池上，那么如今電動車最大的拖累——續(xù)航里程和充電時間，都能夠被徹底解決。
 
       比如，2014年西班牙一家石墨烯創(chuàng)業(yè)公司就曾經(jīng)研發(fā)出一款石墨烯聚合材料電池，能夠提供最高1000公里的續(xù)航里程，而且充電時間只需要8分鐘。這是當前三元鋰電池電芯技術(shù)發(fā)展和大功率充電都無法實現(xiàn)的高度。
 
       至于奔馳AVTR概念車并沒有特別強調(diào)相關(guān)的性能提升，或者沒有達到石墨烯電池該有的高度，可以認為，石墨烯在這款新型電池中的應(yīng)用，還沒有明顯放在提升性能的地方。
 
       實際上，石墨烯在電池上的應(yīng)用多次被嘗試但始終沒能真正量產(chǎn)甚至被一度辟謠，很重要的一個原因是實際效果難以被確認，并且需要極高的造價。石墨烯加入到電池內(nèi)，無論是作為導(dǎo)電劑還是活性材料，目前行業(yè)內(nèi)尚沒有明確的實際應(yīng)用的數(shù)據(jù)，更多的只是理論上的性能提升。而在性能提示方面，自諾獎之后電池行業(yè)一直有爭論，石墨烯用于電池負極材料更多的作用是提高充電效率，而對能量密度提升作用不明顯，甚至如果石墨烯應(yīng)用在超級電容而不是鋰電池領(lǐng)域，能量密度反而是開歷史倒車。
 
       至于另一個更為實際的原因，造價。數(shù)年前石墨烯的成本價以克計算，這與鋰電池中的重要材料石墨之間有高達數(shù)百倍的價差，如果用在一款電動車的電池上，光是石墨烯的價格就沒多少產(chǎn)品可以承擔(dān)。而以2018年的價格來計算，高純度石墨烯的售價仍舊高達上千元，產(chǎn)量和造價遠無法實現(xiàn)大規(guī)模商用。
 
       當然，并不是只有汽車行業(yè)盯著石墨烯這個「寶藏」。手機行業(yè)同樣希望能依靠石墨烯突破電池的續(xù)航能力。不久前華為曾經(jīng)「被透露」即將發(fā)布的P40會采用石墨烯電池，45分鐘充滿5000毫安電池，不過很快這則消息就被辟謠了。原因還是石墨烯電池技術(shù)和商業(yè)化未成熟等等。2015年，華為也曾發(fā)布一項使用石墨烯散熱的電池快充技術(shù)，5分鐘能為3000毫安電池充電48%，但多年來這仍舊是實驗階段。
 
       如此看來，奔馳AVTR概念車采用的石墨烯技術(shù)也遠遠沒到真正「石墨烯電池」的模樣，但在石墨烯電池算不算騙局的聲音之外，奔馳至少給出了另一套思路——有機、環(huán)保。
 
       且不論這款電池15分鐘充滿的可行性以及配套的大功率充電方案，奔馳提到了，這款電池采用的是基于石墨烯的有機電池化學(xué)原料，以取代了目前市面上常規(guī)電池采用的稀土和金屬材質(zhì)。這樣的介紹仍舊非常模糊，石墨烯在里面充當?shù)慕巧幢幻鞔_介紹。唯一可以得到肯定的是，這款造價不菲的新型電池很難在短期內(nèi)看到量產(chǎn)雛形。
 
       不過，它也許能夠為動力電池的去向指出一條路。電動汽車經(jīng)歷了多年發(fā)展，已經(jīng)到了要面對淘汰和回收問題的時候。主流方案是將淘汰的動力電池回收利用到梯次回收儲能，比如日本正在積極發(fā)展的，正是電動車電池回收利用于家庭供電。
 
       即便無法利用到儲能，動力電池拆解后仍有大量可回收再利用的金屬材料，加工處理后甚至可以再次用于電池行業(yè)。否則，動力電池的不恰當處理將是對環(huán)境的極大污染與傷害。不過，動力電池的回收再利用又是一個仍需補貼的新行業(yè)。
 
       奔馳AVTR概念車講的是未來。它宣稱這款新型動力電池可完全被降解，屬于有機電池，這是否意味著，當它再次利用在梯次回收儲能之后，也可以被毫無負擔(dān)、不需額外花費地合理處理?這算不算動力電池最好的歸宿?
 
       結(jié)合這款概念車里包括內(nèi)飾等大量有機化學(xué)材質(zhì)的運用，奔馳應(yīng)該是在向我們勾勒一個環(huán)保的汽車未來。至于被外界討論已久的、理想中的石墨烯電池，還沒有到來。
 
       汽車發(fā)明者不僅想再次發(fā)明汽車，還認為自己有責(zé)任讓汽車造福于人類，造福于地球。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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