每經(jīng)記者 孫磊 每經(jīng)編輯 裴健如
在蔚來固態(tài)電池和寧德時(shí)代“摻硅補(bǔ)鋰”電池之后，又一款能使電動車?yán)m(xù)航里程達(dá)到1000km的動力電池引起了業(yè)界關(guān)注。
1月16日，廣州汽車集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱廣汽集團(tuán)）黨委書記、董事長曾慶洪宣布，廣汽集團(tuán)的石墨烯快充電池具備6C快充能力，結(jié)合高功率超充設(shè)備，最快8分鐘就能充電至80%，結(jié)合硅負(fù)極材料，能量密度可提高到280Wh/kg左右，壽命大于1600循環(huán)，車輛續(xù)航里程可達(dá)到1000km。
“廣汽石墨烯基超級快充電池目前已進(jìn)入實(shí)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(yàn)，初定今年9月可以批量生產(chǎn)?！痹鴳c洪表示。
在此之前，廣汽集團(tuán)全資子公司廣汽埃安發(fā)布了一則關(guān)于全新動力電池科技的海報(bào)預(yù)告。該海報(bào)顯示，其石墨烯基超級快充電池經(jīng)過了電池槍擊實(shí)驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)“不用等到明年”“即將量產(chǎn)搭載”。廣汽埃安方面告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，該電池的詳細(xì)信息計(jì)劃將于本月底公布。
該消息一出，當(dāng)日（1月15日）廣汽集團(tuán)A股（601238.SH）盤中漲停，報(bào)收12.52元/股，全日成交10.2億元；港股（02238.HK）尾盤同步大幅拉升，報(bào)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(shí)上，自2014年起，廣汽集團(tuán)就開始了對石墨烯技術(shù)的研發(fā)。2020年5月，廣汽埃安方面稱，基于廣汽集團(tuán)三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料而研發(fā)的“超級快充電池”已經(jīng)完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，并搭載整車進(jìn)行了裝車大功率充電測試，電池壽命和安全性均已達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)了解，石墨烯應(yīng)用在電池上，主要有兩個(gè)方向：一是做導(dǎo)電劑，二是做電極嵌鋰材料?！盁o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(dǎo)電性能。假如動力電池將石墨烯作為負(fù)極主材料，電動車造價(jià)將非常高，假如用作添加劑，企業(yè)勉強(qiáng)能接受其成本。”云杉智慧總裁徐征鵬認(rèn)為，當(dāng)下，市場上尚未出現(xiàn)真正意義上的石墨烯電池。
據(jù)曾慶洪透露，廣汽集團(tuán)是在811和622三元鋰電池的基礎(chǔ)上，通過增加1%~2%的石墨烯正負(fù)極材料，提高電池的充電速度、能量密度以及續(xù)航能力。同時(shí)，與常規(guī)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(dǎo)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(diǎn)認(rèn)為，廣汽集團(tuán)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(shí)現(xiàn)1000km續(xù)航有待驗(yàn)證。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院電化學(xué)科學(xué)與工程系教授袁國輝在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示：“石墨烯電池的概念不符合行業(yè)命名原則，也不是行業(yè)共識。從專業(yè)的角度，電池的命名一般是遵循‘正極-負(fù)極活性材料’的規(guī)則，鋰離子電池充放電時(shí)，成流反應(yīng)是鋰離子在正、負(fù)極材料中的嵌入和脫出的貢獻(xiàn)。電極中添加石墨烯材料時(shí)，石墨烯的主要作用是提高電極的導(dǎo)電性，盡管可以提高電池的性能，但石墨烯的角色并不是鋰離子電池正負(fù)極的活性材料。”
“石墨烯因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)在鋰電池中展示出巨大的應(yīng)用潛力。但是，作為一種碳納米材料，石墨烯之于鋰電池并未超出目前常用碳材料的作用范疇。鋰電池核心儲能機(jī)理也并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并不恰當(dāng)?！碧旖虼髮W(xué)化工學(xué)院教授楊全紅在接受《科技日報(bào)》采訪時(shí)說。
2025年有望達(dá)到千億市場規(guī)模
公開資料顯示，石墨烯是一種由碳原子排列構(gòu)成的單層四維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新型納米材料，也是其他維度石墨材料的基本構(gòu)建模塊，如富勒烯、碳納米管、石墨、金剛石等。石墨烯具有優(yōu)良的電子傳導(dǎo)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(yī)藥等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景，被稱作“21世紀(jì)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(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，將石墨烯材料技術(shù)劃為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。此后，石墨烯因具備超輕、超高強(qiáng)度、超強(qiáng)導(dǎo)電性等特性，被認(rèn)為是提高電池充電速度、推動動力電池技術(shù)進(jìn)步的重要技術(shù)。
中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院相關(guān)研究人員表示，由于石墨烯擁有超乎想象的導(dǎo)電能力，石墨烯電池概念成為突破電池技術(shù)瓶頸的“救命稻草”。而石墨烯作為動力電池的工業(yè)化方案一旦可行，電動汽車充電慢、續(xù)航里程不足以及安全性方面的痛點(diǎn)將迎刃而解。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告認(rèn)為，目前中國石墨烯行業(yè)正處于市場導(dǎo)入期，產(chǎn)品尚未成熟，行業(yè)利潤率較低，但市場增長率較高。預(yù)計(jì)石墨烯產(chǎn)業(yè)2021年進(jìn)入快速成長期，市場規(guī)?？蛇_(dá)200億元，2025年有望達(dá)到1000億元，占世界市場規(guī)模超過一半。
不過，需要注意的是，當(dāng)前石墨烯的成本十分高昂，對制造工藝的要求也非常苛刻，同時(shí)石墨烯電池的制作工藝也仍然不夠成熟。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，石墨烯電池目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未達(dá)到量產(chǎn)條件，商業(yè)化非常困難。
動力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)大有可為
值得注意的是，1000公里續(xù)航里程正成為當(dāng)前新能源汽車行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。在廣汽集團(tuán)之前，1月13日，智己汽車宣布旗下首款車型與寧德時(shí)代開展合作，搭載“摻硅補(bǔ)鋰”電池，最大續(xù)航里程將超過1000公里；1月9日，蔚來汽車發(fā)布150kWh固態(tài)電池，且表示搭載該電池的車型，續(xù)航里程可達(dá)到1000公里。
全國乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹認(rèn)為，從2020年下半年開始，新能源汽車市場開始呈現(xiàn)高增長的特征，拉動動力電池產(chǎn)業(yè)鏈高增長，行業(yè)景氣度提升。隨著新能源汽車行業(yè)全球化競爭趨勢凸顯，動力電池產(chǎn)業(yè)鏈將重構(gòu)，國內(nèi)企業(yè)通過持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新向上突圍。
“當(dāng)前中國動力電池技術(shù)創(chuàng)新模式從政策主導(dǎo)向市場主導(dǎo)轉(zhuǎn)型，由行業(yè)政治運(yùn)作向公司商業(yè)運(yùn)作轉(zhuǎn)化?！敝袊茖W(xué)院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高認(rèn)為，電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大創(chuàng)新，輔以電池單體材料小改進(jìn)，成為近年來中國電池技術(shù)創(chuàng)新的鮮明特征。
如，寧德時(shí)代的CTP（Cell To Pack）技術(shù)、比亞迪的刀片電池和國軒高科的J2M（卷芯到模組）技術(shù)均屬于動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新范疇。而更加激進(jìn)的MIV（模組到車）、CTV（電芯到車）等底盤電池概念還需要進(jìn)一步研究。材料體系方面，國內(nèi)動力電池出現(xiàn)了低鈷、添硅補(bǔ)鋰、半固態(tài)等技術(shù)。
“電池材料創(chuàng)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(biāo)，近年尚無大突破。”在歐陽明高看來，“如果有人說，（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(jī)構(gòu)預(yù)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?！拔夜烙?jì)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(shù)和產(chǎn)業(yè)未來將大有可為。”歐陽明高說。
