5月13日，廣汽新能源宣布，關(guān)于石墨烯材料“超級快充電池”已經(jīng)完成相關(guān)測試工作。今年年底，廣汽新能源埃安車型將搭載相關(guān)技術(shù)成果。該款“超級快充電池”搭載實(shí)車進(jìn)行充電測試，僅需8分鐘就可以將電池充電至85%。
業(yè)內(nèi)人士表示，這是國內(nèi)首次有車企宣布在量產(chǎn)乘用車上搭載石墨烯材料的電池?！氨M管公布的細(xì)節(jié)不多，但這代表了中國車企劍指動力電池以及新能源汽車的決心?！?
而早在2014年，廣汽集團(tuán)就開啟了對石墨烯技術(shù)的研發(fā)，歷經(jīng)6年探索，逐步掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維結(jié)構(gòu)石墨烯（3DG）材料的制備和應(yīng)用技術(shù)。
截至目前，基于廣汽三維結(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)。
高效卻昂貴的石墨烯
事實(shí)上，石墨烯由于具備超輕、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)步的重要材料。
與此同時，隨著新能源汽車?yán)m(xù)航里程需求的提升，對于動力電池性能的考驗(yàn)也越來越嚴(yán)格，目前市面上主流的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池技術(shù)短時間內(nèi)尚未出現(xiàn)革命性突破，也造就了石墨烯材料在動力電池上的廣泛試實(shí)驗(yàn)和興起。
高充放電效率、高比容量的特質(zhì)，有著足夠吸引動力電池研究和新能源車企的理由，但石墨烯對充放電平臺要求較高、初期容量衰減較快等問題，仍是需要攻克的難關(guān)。
材料學(xué)不同于其他學(xué)科，從原理到產(chǎn)品都有漫長的實(shí)驗(yàn)周期。從目前石墨烯的制造和應(yīng)用程度來看，石墨烯研發(fā)還處于早期階段。雖然 2018 年全球石墨烯市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到2.73億美元，年均增速也保持在40%的較高速度，但大部分石墨烯生產(chǎn)企業(yè)都沒有掌握大規(guī)模量產(chǎn)石墨烯的技術(shù)，生產(chǎn)出來的高純度石墨烯材料售價每克在千元以上。
1911年，荷蘭物理學(xué)家卡末林·昂內(nèi)斯因發(fā)現(xiàn)一種能將電子損失降到0的傳輸材質(zhì)，即“超導(dǎo)體”，而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。超導(dǎo)體有助于大幅降低電力傳輸過程中的巨大能源損耗，但遺憾的是，這種傳輸條件的環(huán)境溫度必須在絕對零度（零下273℃）之下。
2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中用膠帶從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)了這種萬能材料的存在，他們二人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學(xué)獎。
我們離石墨烯電池時代還有多遠(yuǎn)
狹義上來說，石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道呈蜂巢晶格排列構(gòu)成的單層二維晶體，廣義上來說，10層以內(nèi)的石墨結(jié)構(gòu)也可稱作石墨烯。這種材料是目前已知的世界上最薄的材料，單層厚度僅有 0.34納米。
它不僅是世界上最堅硬、導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，也是世界上電阻最小的材料，它在常溫下電子遷移率超過 15000 cm2/V·s ，是理想的電池材料。
2014年一家名為Graphenano的西班牙石墨烯創(chuàng)業(yè)公司與科爾瓦多大學(xué)合作研究出全球首個石墨烯聚合材料電池，用此電池提供電力的電動車最多能行駛 1000公里，而其充電時間不到8分鐘，可見石墨烯對電池容量和充電速度提升有多大。
2018年3月6日，Nature發(fā)表了兩篇以中科大10級少年班校友、美國麻省理工學(xué)院“95后”博士生曹原為第一作者的石墨烯重磅論文。文章刊登后立即在整個物理學(xué)界引起巨大反響。一些報道稱其“一舉解決了困擾世界107年的難題”。
而在近日，曹原又與其博導(dǎo)Pablo Jarillo-Herrero背靠背連發(fā)兩篇Nature文章，介紹魔角石墨烯研究的新突破。曹原的貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了讓石墨烯實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的方法。具體而言，就是發(fā)現(xiàn)了當(dāng)兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度（魔角）時，就會產(chǎn)生以0電阻傳輸電子的神奇超導(dǎo)效應(yīng)。
如果未來電動車都使用10分鐘就能充滿電的石墨烯電池，電動車?yán)m(xù)航難題將不復(fù)存在，快充電站將代替加油站。盡管廣汽新能源目前只有少量信息公布，但卻喚起了外界對于石墨烯材料相關(guān)技術(shù)的關(guān)注。石墨烯材料作為“新材料之王”，在動力電池性能提升上是有一定的研究價值的，目前大多數(shù)還處在實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段，但未來可期。
（本文內(nèi)容綜合整理自新京報、三聯(lián)生活周刊、公眾號“愛范兒”）
