8分钟充电80%,广汽石墨烯量产有几分靠谱?

汽车之心 2020/8/4 11:41:27 盖世大V说

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作者 / 姚旭阳

编辑 / 王德芙

出品 / 汽车之心(微信ID:Auto-Bit)

给电动车充电80%,只需要8 分钟。

这是 7 月 28 日,在广汽科技日上,广汽介绍其研发的石墨烯超级快充电池时提到的卖点。

当天,广汽披露其已拥有自主知识产权的「石墨烯」材料制备方法,并透露其基于石墨烯的超级快充电池技术已经完成整车搭载测试,很快将成立石墨烯产业化公司,真正实现石墨烯商业化应用。

广汽提到,石墨烯材料除了用于动力电池快速充电,还可以用于轻量化车身、燃料电池、空气净化、轮胎和润滑油等诸多领域。

可以说,一旦这种新材料上车,将会一改新能源车充电时间过长的现状,让充电像加油一样方便。

不过,业界针对石墨烯技术的质疑也一直存在。

早在今年 5 月,广汽宣布石墨烯电池预计将在年底从实验室走向实车测试时,就有一系列诸如「石墨烯成本高昂」、「量产应用难」、「商业炒作」等声音出现。

那么,广汽的石墨烯超级快速充电电池量产上车究竟有几分靠谱?

1.从实验室走出来的「新材料之王」

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石墨烯(Graphene)是一种由碳原子组成的呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最强的新型材料。

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安德烈·盖姆(左)与康斯坦丁·诺沃肖洛夫(右)

这种新材料,最早在 2004 年被英国曼彻斯顿大学的两位物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现。

他们成功地用微机械剥离法从石墨中分离出了一种新材料——石墨烯,并因此共同获得 2010 年诺贝尔物理学奖。

石墨烯由此受到各个国家、科学界和商界关注。

单层石墨烯的厚度为0.34 纳米,相当于普通纸张的十万分之一。每克石墨烯的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)可以达到2630 平方米,相当于六个篮球场的面积。

这些特点决定了,石墨烯的强度很高,大约是钢铁的200 倍,电阻率比铜、银更低,是自然界电阻率最低的材料,导热性能优于任何金属。

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基于此,石墨烯在新能源、热管理、电子信息等应用领域中有很大潜力,并有着「21 世纪材料之王」的称号。

不过,石墨烯要从实验室走向商业化,一直难以跨越成本高昂的门槛。

欧盟在 2013 年启动过一项名为「石墨烯旗舰计划」的行动。

但在投入 10 亿欧元后,这个计划最终仅发布了石墨烯在 13 个重点应用领域的科技路线图,但并未将石墨烯带入商业化阶段。

在 2015 年之前,制备 1 克石墨烯的成本需要几百甚至上千元不等,石墨烯因此又被称为「黑金」。

2015 年,中国在当年发布的《中国制造 2025》行动纲领中,提出:

「重点发展石墨烯纯化批量制备装备,立足石墨烯材料独特性能,针对国家重大工程和战略性新兴产业发展需要,引导生产、应用企业和终端用户跨行业联合,协同研制并演示验证功能齐备、可靠性好、性价比优的各类石墨烯应用产品。」

截至 2019 年,我国注册的石墨烯企业有 1 万多家,实际开展石墨烯业务的企业有 3000 多家。

这些企业的加入,最终将石墨烯的价格拉到了每克 10 元左右,产业化的机会来了。

2.广汽布局石墨烯

广汽最早在 2014 年成立了石墨烯研发团队。

据广汽研究院先导技术部部长裴锋介绍,到目前为止,广汽已具有独立自主知识产权的 3DG 石墨烯大规模制备技术,并且还将石墨烯材料应用在快充锂离子电池、超级电容、锂硫电池和轻量化车身材料等多个领域。

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与传统的石墨烯制备方法如机械剥离法、氧化还原法不同,广汽的制备方法是,采用碳源(树脂)、催化剂、模板剂,进行热处理后,生成三维结构石墨烯。

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广汽表示,目前已经掌握初步的工艺包和量产工程能力——掌握的三维结构石墨烯的制备方法简单、稳定、高效,制备成本可达常规制备方式的 1/10。

也就是说,广汽的石墨烯制备成本将大幅降低,大约为每克 1 元甚至更少。

把石墨烯材料真正应用到动力电池上,还需要一套超级快充技术。

超级快充技术,就是基于三维结构石墨烯的导电性和比表面积的优异性,搭建成高效的三维导电网络。

广汽表示,其已将电芯、模组、电池包样品通过初步的功能测试和性能测试。

基于石墨烯材料,同时利用了超级快充技术,大致可以判断广汽的石墨烯超级电池技术,实际上是一款掺杂了石墨烯材料的快速充电电池。

一位动力电池专家向汽车之心表示,「石墨烯是一种导电剂,没有车企会拿石墨烯做电池正负极材料,只是做一点微量掺杂使用,起到降低电池内阻的作用。」

那么,这款超级快充电池的实力如何?

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据广汽官方称,它在整车测试中可以达到 8 分钟充电 80%。

这个指标是什么水平呢?

为了解决用户的里程焦虑,车企这几年将车型的续航里程从 300 公里、400 公里向 500 公里、600 公里不断提升,其车辆搭载的电池组也从 45kWh 不断提高至 80kWh、100kWh。

相应地,充电时间也被拉长,多数车型从低电量充至满电大约需要数小时。

要实现电动车快速回血,通常有两种方式:

  • 一种是以特斯拉为代表的快速充电桩;

  • 另一种是蔚来为代表的换电服务。

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去年 3 月,特斯拉发布了超级充电桩 V3,这款超级充电桩可以在 15 分钟充满车载电池电量的 50%。

广汽石墨烯快速充电电池的 8 分钟充电 80%,将快过特斯拉在超级充电桩上的充电速度,让电动车充电真正像加油一样,车主坐在车上很快就能完成一次「加电」。

3.市场呼唤超级快充技术

问题是,石墨烯快速充电电池真的靠谱吗?

理论上,决定充电速度的关键在于充电功率。

在电池容量既定的情况下,充电功率越高,充满电所需的时间越短。所以,在满足电池安全性的前提下,让电池具备很高的充电功率是必由之路。

目前,广汽新能源的车型大多拥有 500 公里以上的续航水平。

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以埃安 V 为例,NEDC 续航 600 公里的版本搭载了 81kWh 的电池组。

如果 8 分钟充电 80%,意味着完成的充电量是 64.8kWh,充电功率必须达到 487KW。

理论上,如此高的充电功率并非遥不可及。

一位在造车新势力从事电池研发的资深人士表示:「8 分钟充 60kWh 的电量,充电功率达到 450KW,这种水平只有保捷声称可以做到。从行业发展现状观察,今年没有实际交付的车型可以做到,实验室里或者明年也许能达到。」

至于快速充电会对行业产生什么影响?

今年 7 月,有人在雪球上向理想汽车 CEO 李想也问过类似的问题:

「快速充电有没有可能在近 5 年内解决,比如 10 分钟内可以充 500 公里的电量?如果这样的话,公司增程式的战略是否有风险?」

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对此,李想给出的答案是:

「达到你的要求(即 10 分钟充电量可以支持 500 公里续航)大概需要 400 - 500kW 的充电功率,基本上是【超高压平台+储能充电站+5C 倍率的固体电池组】,我预估在 2030 年具备初步的规模。」

他接着说,更应该担心的是现在这些 100kW 的快充桩,以及 1C 充电倍率的 350V-400V 电压平台的电动车。

「这些落后的充电桩和充电速度慢五倍的车,到时候应该怎么处理?类似于柯达遍布全球的胶卷冲印店该怎么办?

这才是几年后更难的战略选择。而到那个时候,采用增程式插混动力汽车,在家可以慢充,外出可以加油,摘掉发电机就是纯电动车,会头也不回地拥抱超固态电池高压电池充电。」

据裴锋透露,石墨烯的超级快充电池的充电速度已经可以达到 6C 水平。

这意味着,当广汽的新型石墨烯超级快充电池量产上车后,配合超高压的充电设施,对于行业产生的影响无疑是核弹炸裂级别的。

新能源汽车行业发展至今,已经出现了比亚迪刀片电池、长城无钴电池和广汽石墨烯快速充电电池,大家的切入点分别是电池安全性、电池容量和充电效率。

这在一定程度上说明,现有的动力电池产品还有很大提升空间。

当车企亲自上阵,动力电池领域的竞争无疑会更加激烈。

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来源:盖世汽车大V说 作者:汽车之心 *本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写发布。专栏作者为本文的真实合法性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。如需转载请联系专栏作者。

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