近日,几位行业大佬疑似“隔空对话”,不仅彻底点燃了动力电池行业,也将关于“石墨烯电池”的讨论推向了高潮。
1月16日,有限公司党委书记、董事长曾庆红宣布,广州汽车集团石墨烯快充电池具有6C快充能力。结合大功率过充电设备,它们可以在长达8分钟内充电80%。与硅负极材料相结合,能量密度可以提高到280Wh/kg左右,使用寿命超过1600次循环,车辆续航里程可达1000km。
同一天,中国电动汽车百人协会副主席、中国科学院院士欧阳明高表示:“如果有人说它可以跑1000公里,几分钟就可以充电,它也很安全,成本也很低。你不必相信,因为这是不可能的。”
中国科学院院士院士、中国电动汽车百人协会副主席欧阳明高
对此,广汽爱安新能源汽车股份有限公司有限公司总经理顾惠南在1月17日举行的中国电动汽车百人会议论坛上表示:“欧阳院士的原话是:跑1000公里、快充电、便宜安全是不可能的。大家都忘了便宜
与此同时,顾惠南再次强调,广汽爱安将于2021推出快速充电技术和石墨烯电池,该电池将能够在8分钟内,在1000公里范围内充满电。但顾惠男也表示,尽管电池可以在8分钟内充满1000公里,但储能设备等配套设施仍存在问题。
从应用技术的角度来看,如果电动汽车的续航里程为1000公里,那么很明显,目前的300千瓦充电站在8分钟内是不够的,可能需要充电几十分钟。然而,如果有更高功率的充电站,它仍然可以充电8分钟。这指的是技术和推广的逻辑,不要把技术突破和商业推广混为一谈,”顾惠南说。
受此消息影响,继1月15日盘中涨停后,1月18日广汽集团A股股价继续走高。截至当日收盘,股价上涨5.43%,至13.2元,总市值1366亿元。
制图:每日经济新闻(博客、微博)
石墨烯+锂电池≠石墨烯电池?
面对“充电8分钟可行驶1000公里的石墨烯电池”的热议,广汽埃安于1月17日正式发布了《广汽埃安新能源(310328)电池技术近期安全说明》,称通过在电池材料中添加石墨烯添加剂,可以显著提高电池的充电效率和散热性能。电池本身可以实现80%的8分钟充电,实现了这项技术的突破。同时,为了解决石墨烯产业化的最大成本问题,广汽集团研发团队开发了具有自主知识产权的独特三维结构石墨烯制备技术,实现了石墨烯制成本降低90%以上。电池组电池的总体成本仅比传统电池略高5%至8%,显著提高了成本效益。
但《说明》也提到,在实际商业推广中,大功率充电设备是目前的瓶颈。因此,广汽的研发团队不仅在开发石墨烯基超快充电池,还在开发超快充设备,并将在年内同步发布。
广汽爱安即将推出的石墨烯基超快充电池由石墨烯作为正极材料,硅作为负极材料制成。石墨烯主要解决快速充电,而硅材料实现了长续航。这两种技术都可以考虑,但需要考虑运营和推广的成本和速度。
广汽集团总经理顾惠南……
一
据广汽埃安介绍,石墨烯基超级快充电池预计将于9月量产,并将首次安装在广汽埃安AION V车型上,新车续航里程为500至600公里;续航里程为1000公里的新型硅负极电池将于今年第四季度大规模生产。第一辆配备这种电池的汽车是广汽爱昂Aion LX;
并配备了通过射击实验的安全电池,这将是今年3月推出的AION Y上首次配备的电池。
图片来源:广汽爱安微信公众号
尽管广汽埃安已经公开宣布了生产计划,但有观点认为,广汽集团石墨烯快充电池中的石墨烯起到了添加剂的作用,该电池能否实现1000公里的续航里程还有待验证。
据了解,石墨烯在电池中的应用主要有两个方向:一是作为导电剂,二是作为电极锂嵌入材料。无论石墨烯是用作电池的主要材料还是添加剂,它都可以提高电池的导电性。如果石墨烯被用作动力电池的负极主要材料,电动汽车的成本将非常高。如果石墨烯被用作添加剂,企业几乎无法接受其成本。“云山智汇总裁徐正鹏认为,目前市场上还没有真正的石墨烯电池。
石墨烯因其独特的物理和化学财产在锂电池中显示出巨大的应用潜力。然而,石墨烯作为一种碳纳米材料,并没有超出锂电池常用碳材料的范围。锂电池的核心储能机制并没有因为石墨烯的添加而改变,因此不适合像天津大学化学工程学院杨全红教授在接受《科技日报》采访时所说的那样,将添加了石墨烯的锂电池称为石墨烯电池。
预计到2025年市场规模将达到1000亿
公开资料显示,石墨烯是一种新型纳米材料,具有由碳原子组成的单层四维蜂窝状晶格结构,也是富勒烯、碳纳米管、石墨、金刚石等其他维度石墨材料的基本组成部分,具有高比表面积,在新能源、化工、电子信息、生物医学等领域具有巨大的应用前景,被誉为“21世纪新材料之王”。
值得一提的是,2017年,工信部制定了《材料领域科技创新“十三五”规划》,将石墨烯材料技术确定为重点发展领域。后来,石墨烯由于其超轻、超高强度和强导电性等特性,被认为是提高电池充电速度和促进动力电池技术进步的重要技术。
中国科学院重庆绿色智能技术研究所的研究人员表示,由于石墨烯具有难以想象的导电性,石墨烯电池的概念已成为突破电池技术瓶颈的“救命稻草”。一旦石墨烯作为动力电池的产业化计划可行,电动汽车充电缓慢、续航里程不足和安全等痛点将迎刃而解。
根据前瞻性产业研究院的报告,中国石墨烯行业目前正处于市场导入期,产品不成熟,行业利润率较低,但市场增长率较高。预计2021石墨烯行业将进入快速增长期,市场规模将达到200亿元。预计到2025年将达到1000亿元,占世界市场规模的一半以上。
但需要注意的是,目前石墨烯的成本非常高,制造工艺要求也非常严格。与此同时,石墨烯电池的制造工艺仍然不够成熟。业内专家认为,石墨烯电池目前仅处于实验室阶段,尚未达到量产条件,商业化难度很大。
动力电池技术和产业潜力巨大
事实上,继NIO固态电池和宁德时代(300750,股吧)发布“掺硅锂充电”电池后,“千公里续航里程”成为业内关注的焦点。除广汽埃安外,1月13日,智己汽车宣布了其与宁德时代合作的首款车型,搭载“掺硅补锂”电池,最大续航里程超过1000公里;
1月9日,NIO推出了一款150千瓦时的固态电池。配备这种固态电池,NIO ET7的续航里程将超过1000公里。
值得注意的是,在技术解决方案方面,包括NIO汽车、智己汽车、广汽埃安,都提到了硅负极和类似的锂补充工艺。结合在特斯拉“4680电池”中引入硅负极,国轩210Wh/kg LFP电池首次成功应用硅负极,并实现了预锂化技术的产业化。一些观点认为,“硅掺杂”和“预锂化”技术可能进入大规模应用阶段。
全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树认为,2020年下半年以来,新能源汽车市场呈现高增长特征,带动动力电池产业链高增长,提升行业景气度。随着新能源汽车行业全球竞争趋势的凸显,动力电池产业链将进行重组,国内企业将通过技术创新不断突破。
“目前,中国电力(600482,guba)的电池技术创新模式正在从政策导向转向市场导向,从产业运营转向企业商业运营。”中国科学院院士欧阳明高院士、中国电动汽车100强协会副会长认为,电池系统结构的重大创新,辅以电池单体材料的小幅改进,已成为近年来中国电池技术创新的一个显著特点。
例如,宁德时代的CTP技术、比亚迪(002594,股吧)的刀片电池、国轩高科(002074,股巴)的J2M技术都属于动力电池系统结构创新的范畴。需要进一步研究更激进的底盘电池概念,如MIV和CTV。在材料体系方面,国内动力电池已开发出低钴、加硅补锂、半固态等技术。
一些机构预测,到2030年,全球动力电池市场将从2018年的100亿GWh增长到2900亿GWh,增长约30倍。我估计,未来10年,中国的动力电池市场将增长10倍,到2035年也有可能增长20倍。因此,电池技术和产业在未来将具有巨大的潜力,”欧阳明高说。
记者|孙磊编辑|裴建儒、李靖涵、杜恒峰
校对|夏志坚
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