欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 储能应用协会 > 国内动态  返回

超快充、千公里续航的石墨烯电池疑云 谁是动力电池的未来?

作者:中国储能网新闻中心 来源:新京报 发布时间:2021-01-20 浏览:
分享到:

中国储能网讯:“续航1000公里,8分钟充电80%”,石墨烯电池仿佛一下子点亮了新能源汽车的未来,但围绕它的争议也持续泛起涟漪。

1月16日,中科院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,“如果某一位说他的车既能跑一千公里,又能几分钟充完电,还特别地安全,而且成本还非常低,那大家不用相信,因为这在目前是不可能同时达到的。”

而就在一天前,广汽埃安发布了“8分钟充电80%,采用硅负极材料的石墨烯基超级快充电池”,NEDC续航里程可达到1000公里。不仅如此,蔚来、上汽智己等也几乎同时宣布将推出1000公里续航的纯电动汽车。

一时间,新能源汽车的动力技术路线再度成为业内热议的话题,2021年新能源汽车的技术大战也就此拉开。显然,长续航是这场大战的主旋律。

广汽集团称,石墨烯基超级快充电池与长续航硅负极电池,预计年内分别搭载在AION V和AION LX车型。资料图片/IC photo

号称快充、超长续航的石墨烯电池惹争议

对续航里程、安全性等多方面的更高需求,推动着行业研发新一代电池。正如中科院物理研究所黄学杰所言一样,“一代正极材料,一代动力电池”,业内认为新一代动力电池发展最为关键的是材料的升级。

2015年,中科院上海硅酸盐所黄富强研究团队发现,石墨烯具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”,充电7秒钟即可续航35公里。当时就有观点认为,该技术若能达到量产将打破新能源的技术瓶颈。2017年三星递交了石墨烯电池的专利,但至今为止未有一款石墨烯电池量产。

近日,广汽集团再次炒热了石墨烯电池概念。日前,广汽集团董事长曾庆洪表示,广汽石墨烯基超级快充电池已进入实车量产测试阶段,首款搭载车型为AION V,目前正在黑河做冬季试验,初定今年9月可以批量生产。曾庆洪称,石墨烯快充电池最快8分钟就能充电至80%,广汽目前掌握的石墨烯制备技术,生产成本降低90%以上。

广汽集团石墨烯电池很快引起热议。有观点认为石墨烯电池能够提高充放电速率,新能源汽车续航问题有了终极答案;但也有观点认为,现阶段根本不存在真正的石墨烯电池,广汽石墨烯电池噱头的成分比较大。

欧阳明高就认为,目前生产1000公里续航,充电几分钟,安全又便宜的电动汽车,是不大可能的。

目前石墨烯在动力电池的应用主要有两个方向,一是作为导电剂,另一个就是电极材料,石墨烯能够改善电池导电性能,理论上可以实现短时间充电和长续航里程;但成本并不容控制。

中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬表示,“石墨烯理论上对提高电池充放电速率是有帮助的,但对性能的提高帮助不大。”汽车行业分析师张翔称,“石墨烯电池目前只处在实验室阶段,技术并不成熟, 短期内量产的可能性并不大”。

曾庆洪曾表示,广汽集团是在811和622三元锂电池基础上通过增加1%-2%的石墨烯正负极材料,提高电池的充电速度、能量密度以及续航能力。按照曾庆洪此前的说法,广汽埃安的石墨烯基超级快充电池并非以石墨烯作为主材料。

面对质疑,广汽埃安总经理古惠南对媒体回应称,“今年1000公里续航的(电动汽车)肯定要出来,8分钟充满1000公里理论上是可以的,电池能承受但是要解决配套充电桩的问题”。1月18日,广汽集团再次回应称,石墨烯基超级快充电池与长续航硅负极电池是两种不同的技术,分别解决“充电速度慢”和“续航里程短”这两个动力电池应用中的不同痛点,预计于本年内分别搭载在广汽埃安现有AION V和AION LX车型上,市场需求具有不确定性。

一位充电桩行业人士告诉新京报记者,“1000公里续航 里程的电池容量是150kWh, 充电至80%的话电池容量需达到120kWh,按照8分钟充电80%的说法,充电桩的功率需要达到900kW/h,需要配备超过1200KVA的变压器,这根本难以实现。”

欧阳明高坦言,“近期有很多发布会都谈到电池创新,这是正常的商业运作,当然不能过度,过度就会变成炒作。” 国家电动乘用车技术创新联盟技术委员会主任王秉刚则认为,动力电池需要综合考虑车辆重量、充电安全、对电池的损害和性价比等问题,不能只谈论理论。

能量需求上升推动动力电池技术进化

“虽然1000公里续航并不是我们追求的目标,但电动汽车的能量需求肯定还是上升的。”欧阳明高说。

从1881年第一辆使用铅酸电池的电动汽车出现,到如今的长续航电动汽车和氢燃料电池汽车,促使动力电池发展的推动因素始终是对“电动汽车能量需求的上升”。

第一辆电动汽车出现后,欧美市场的汽车销量中有38%是电动汽车。铅酸电池存在很多短板,自重大、寿命短、成本高、续航短。因此,在内燃机取得长足发展之后,铅酸电池电动汽车就暂时退出了市场。

20世纪90年代,镍氢电池登上舞台,能量密度和功率有了很大提高。业内熟知的镍氢电池开发企业是松下,2012年的批量化生产证明了镍氢电池的有效性和安全性,使用镍氢电池的电动汽车一度占据了80%以上的市场份额。不过,镍氢电池在实际应用中也存在诸多制约因素,包括高温性能、存储性能、循环寿命、热管理和价格等。

随着动力电池技术的发展,能量密度大幅提升、成本进一步压缩的锂电池开始出现,并逐渐成为主流。

“在三元锂电池还没有实现产业化的时候,磷酸铁锂电池使用比较多,不过它续航里程偏低。”欧阳明高表示,“后来体积能量密度高的三元锂电池开始工业化,车载电池能量大幅增加,续航里程增加,电动轿车市场开始启动。”

中国科学院物理研究所陈立泉介绍称,从市场情况来看,当前主流动力电池正由磷酸铁锂转向三元锂电池技术。虽然2020年比亚迪推出了刀片电池,对磷酸铁锂电池的魔改让其拥有了逆风翻拍的机会,但从当前市场来看,三元锂电池更为主流。

当前的液态电解液锂电池的最高能量密度是350Wh/kg,再加上电池管理系统等部件后,能量密度极限基本是全系统300Wh/kg,这与《汽车产业中长期发展规划》中提到的2025年动力电池单体能量密度达到350Wh/kg的目标仍有一定差距。

除了能量密度极限,三元锂电池还存在环境适应性、续航里程、安全性等问题。里程焦虑一直被认为是新能源汽车的“卡脖子”问题,尤其是冬季低温环境下,电动汽车里程缩水的问题更为突出。锂离子电池的安全问题也饱受争议,2020年纯电动汽车自燃频发。

全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树也表示,“(新能源汽车)能源要多元化,要进行新能源汽车技术路线的多元化发展”,除了动力电池之外,车企也在布局氢燃料电池的研发,以期获得先发优势。

有业内人士表示,相对于纯电动车型,氢燃料电池汽车更符合消费者的用车需求和习惯,同时氢的可控性和可塑性都更强,氢燃料电池汽车不存在续航里程短、加注时间长的问题。但同济大学燃料电池汽车技术研究所所长、教授章桐认为,由于乘用车技术门槛较高,氢燃料电池汽车在乘用车领域商业化难度更大,至少需要五年的时间才能实现小批量的上市。

高镍、全固态锂电池等,谁是动力电池的未来?

2020年国内新能源汽车市场开始呈现高增长走势,同时也拉动动力电池产业链的高增长走势,行业景气度提升。欧阳明高表示,当前中国动力电池技术创新模式从政策主导向市场主导转型,电池系统结构大创新,辅以电池单体材料小改进成为近年来国内动力电池创新的特征。

2020年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,提出汽车产业实现全面电动化转型,在动力电池领域将涵盖能量型、能量功率兼顾型 和功率型三大技术类别,对比能量密度、电池寿命、成本等参数设置最低门槛及提升方向。

进入2021年,新能源车企已纷纷拉开对动力电池的布局。1月9日,蔚来发布 150kWh固态电池,搭载该电池的首款车型续航里程可达到1000km,1月13日,上汽智己汽车宣布和宁德时代合作推出“参硅补锂”电池,最大续航里程将超过1000公里;1月16日,宁德时代董事长曾毓群表示宁德时代正在开发的BEV电池包,可以实现超过1000km续航、10分钟的快速充电、16年200万公里的使用寿命。

长续航是新能源车企与消费者共同的追求,何种动力电池才是满足这种需求的最优选择?

宁波容百新能源科技股份有限公司总裁助理兼正极事业部总经理佘圣贤等人认为,在保证安全条件下,高镍电池依旧是未来。高镍的体系优势在于能量密度高、比能量高,直接提高整车的续航里程,但目前高镍电池成本高、安全性和设计层面需要改善。

而陈立泉等业内人士认为,新一代电池方案是发展固态电池或逐步过渡到全固态锂电池。“固态电池采用固态电解质取代隔膜和电解液,可以将能量密度提升到300Wh/kg以上,整车的续航里程也随之提高。”陈立泉说。

黄学杰认为,从发展来看固 态电池到了一个很好的时候,全固态电池是最理想的模式。

业内认为,固态电池逐步取代液态电池将是大势所趋, 按照“液态-半固态-准固态- 全固态”的技术演化路径,液态电解质含量逐步下降,全固态电池将是最终形态。此外,陈立泉认为当下应该发展钠离子电池,如果从长远来看,锂硫电池或者锂空气电池应该是下一代的方向。

除了动力电池,整车的技术创新是新能源汽车改进的方向。欧阳明高认为,纯电动汽车的环境适应技术需求迫切,电动热管理系统效能,面向冬季工况的动力系统能量综合利用以及充电场景下电池的插枪保温和脉冲加热等都需要改进和创新。

新京报贝壳财经记者 王琳琳 编辑 赵泽 校对 贾宁

关键字:动力电池

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道