廣汽石墨烯電池：故事可能沒(méi)想象中精彩

近日，“續(xù)航1000km、8分鐘快充”的噱頭將廣汽埃安即將發(fā)布的石墨烯電池推向了風(fēng)口浪尖，與同樣聲稱續(xù)航可達(dá)1000km的蔚來(lái)固態(tài)電池針?shù)h相對(duì)，一時(shí)間，十幾年不曾質(zhì)變的鋰電技術(shù)似乎迎來(lái)飛躍。

樂(lè)觀的情緒沒(méi)有持續(xù)太久，在剛剛結(jié)束的第七屆中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上，動(dòng)力電池領(lǐng)域權(quán)威、中科院院士歐陽(yáng)明高表示，“如果某一位說(shuō)，（這個(gè)車）既能跑1000公里，又能幾分鐘充完電，而且還特別安全，成本還非常低，大家不用相信，因?yàn)槭遣豢赡艿??！?

“權(quán)威專家質(zhì)疑企業(yè)技術(shù)成果”的話術(shù)被眾多媒體爭(zhēng)相報(bào)道，但實(shí)際上真正的矛盾點(diǎn)在于自媒體的錯(cuò)誤理解，專家與企業(yè)的觀點(diǎn)并無(wú)沖突。

在電池領(lǐng)域，有一個(gè)基本常識(shí)，電池的能量密度、功率密度、循環(huán)特性、安全性和成本是一個(gè)強(qiáng)調(diào)平衡的蹺蹺板，單純地渲染某一特性并不妥。如果只是為了1000公里續(xù)航，很多年前就可以單純的通過(guò)堆砌電池來(lái)實(shí)現(xiàn)，但隨之而來(lái)的熱管理壓力、成本壓力和空間布置壓力，都是電動(dòng)汽車難以承受的。

歐陽(yáng)明高的觀點(diǎn)，主要在于提醒消費(fèi)者：當(dāng)前技術(shù)無(wú)法在滿足長(zhǎng)續(xù)航的同時(shí)，兼顧安全和成本。而無(wú)論是蔚來(lái)還是廣汽所謂的1000km續(xù)航，都是在極大的成本犧牲上做到的，這與歐陽(yáng)明高的判斷完全一致。

在大多數(shù)自媒體作出錯(cuò)誤解讀后，廣汽埃安發(fā)布公告解釋，“石墨烯基超級(jí)快充電池與長(zhǎng)續(xù)航硅負(fù)極電池是兩種不同的電池技術(shù)，預(yù)計(jì)于本年內(nèi)分別搭載在廣汽埃安現(xiàn)有AION V和AION LX車型上，其中1000km續(xù)航電池由于成本因素，市場(chǎng)存不確定性。”

突然即將量產(chǎn)的“1000km續(xù)航、8分鐘快充”晃花了消費(fèi)者的眼睛，但實(shí)際上電池從來(lái)就沒(méi)有突如其來(lái)的革新，正如中國(guó)科學(xué)院物理研究所李泓博士向出行一客（ID:carcaijing）表示的，“電池是一個(gè)復(fù)雜體系，一個(gè)新材料的商業(yè)化，必須是所有配套材料同步革新，這本身就是一個(gè)長(zhǎng)周期過(guò)長(zhǎng)；而產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后，還有小試、中試、量產(chǎn)等階段，期間不斷修正也需要時(shí)間。因此，電池技術(shù)革新往往較慢。”

掀開(kāi)“概念”的面紗，會(huì)發(fā)現(xiàn)電池技術(shù)革新的故事，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有想象中精彩。

石墨烯電池：炒作意義大于實(shí)際價(jià)值

廣汽電池突然出圈式傳播，除了1000km續(xù)航，8分鐘快充的噱頭外，很大程度上還依賴于石墨烯電池的神秘感。

石墨烯自2004年問(wèn)世以來(lái)就成為“神奇材料”的代名詞,肩負(fù)著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域“質(zhì)變”的重任，隨著新能源汽車的發(fā)展，“石墨烯電池”概念被反復(fù)提及，但對(duì)于石墨烯電池，完全可以一言以蔽之：炒作意義遠(yuǎn)大于實(shí)際價(jià)值。

2016年10月，美國(guó)菲斯克破產(chǎn)被收購(gòu)后，已經(jīng)53歲的傳奇汽車設(shè)計(jì)師亨德里克·菲斯克二次創(chuàng)業(yè)，重建菲斯克，并宣布該公司生產(chǎn)的石墨烯電池將用于即將推出的Fisker EMotion電動(dòng)汽車，一時(shí)間，曾與特斯拉齊名的新造車勢(shì)力仿佛重回巔峰。

然而，短短一年后，菲斯克稱，“由于石墨烯電池不能很好控制成本、技術(shù)上存在缺陷等原因，菲斯克選擇放棄使用石墨烯電池轉(zhuǎn)而采用韓國(guó)LG化學(xué)生產(chǎn)的高級(jí)圓柱形鋰離子NCM化學(xué)電池?！焙翢o(wú)疑問(wèn)，石墨烯電池，成了菲斯克高調(diào)重生的炒作工具。

無(wú)獨(dú)有偶，2017年底，三星遞交了石墨烯電池的專利；次年初，三星展示一個(gè)名為“石墨烯球（grapheneballs）”的技術(shù)，能使電池容量增加45%，充電速度提高5倍，在12分鐘內(nèi)充滿電。此后數(shù)年，關(guān)于三星石墨烯電池的動(dòng)態(tài)新聞層出不窮，然而以死磕石墨烯姿態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的三星，卻始終沒(méi)能出現(xiàn)一款真正的石墨烯動(dòng)力電池。

這一次，廣汽埃安成為了石墨烯電池概念的宿主，但這一概念一經(jīng)提出，就受到了業(yè)內(nèi)廣泛質(zhì)疑，因?yàn)閺V汽埃安只是將石墨烯作為一種輔助材料添加在了電池中。

從慣例上來(lái)講，一般電池都以其核心材料（鋰電四大原材：正極、負(fù)極、隔膜、電解液）來(lái)命名，例如三元里鋰電池，即是正極材料為三元鋰；磷酸鐵鋰電池，即是正極材料為磷酸鐵鋰；固態(tài)電池即是電解液為固態(tài)；鋰金屬電池即是負(fù)極采用鋰金屬。至于圓柱、方形、刀片則是以顯著的形狀來(lái)命名。

如果只將石墨烯作為添加劑，就冠以石墨烯電池之名，那真正將石墨烯作為電池主材的電池一旦走出實(shí)驗(yàn)室，又該如何命名？

事實(shí)上，在經(jīng)歷石墨烯電池的炒作后，廣汽埃安也開(kāi)始在各種場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)，所研發(fā)的電池全名為石墨烯基超級(jí)快充電池，并非石墨烯電池。一位寧德時(shí)代的資深工程師向出行一客（ID:carcaijing）表示，“我的認(rèn)知里，目前石墨烯頂多作為導(dǎo)電添加劑使用，還沒(méi)有見(jiàn)過(guò)哪家使用真正的石墨烯電池?！?

廣汽埃安石墨烯電池合作伙伴鵬輝能源研究院院長(zhǎng)劉建生也向出行一客（ID:carcaijing）確認(rèn)，廣汽所開(kāi)發(fā)的石墨烯基超級(jí)快充電池是將石墨烯作為導(dǎo)電添加劑應(yīng)用在正極材料上，來(lái)提高導(dǎo)電性，同時(shí)，劉建生還指出，電池成本并沒(méi)有太顯著的提升。

需要指出的是，廣汽埃安并非首家在電池中使用石墨烯的企業(yè)，早在2017年中旬，比亞迪、國(guó)軒動(dòng)力電池已實(shí)現(xiàn)將石墨烯作為導(dǎo)電添加劑的大規(guī)模配置。其石墨烯供應(yīng)商昊鑫科技技術(shù)總監(jiān)張曉鴻還公開(kāi)表示，比亞迪秦、唐系列電動(dòng)汽車都已采用石墨烯導(dǎo)電劑。

同樣是將石墨烯作為導(dǎo)電劑應(yīng)用，卻只有廣汽埃安將石墨烯作為宣傳點(diǎn)，其中難免有玩文字游戲的嫌疑。

不過(guò)2017年的石墨烯導(dǎo)入技術(shù)并不成熟?！笆?yīng)用效果參差不齊、主要是石墨烯及石墨烯制備問(wèn)題?！币晃皇┢髽I(yè)高層向出行一客（ID:carcaijing）表示，“石墨烯是一種納米材料，分為單層石墨烯和多層石墨烯（2-10層），而現(xiàn)階段能將石墨烯做到10層以內(nèi)的屈指可數(shù)，且價(jià)格高昂，而真正神奇的‘單層’石墨烯，更是停留在實(shí)驗(yàn)室階段?！?

“另外，在石墨烯改性過(guò)程中，想要將石墨烯粉末均勻的分布到漿料，以及將石墨烯漿料均勻添加到電極材料的過(guò)程，對(duì)工藝的要求非常之高，這也使得石墨烯改性技術(shù)早已成熟，至今應(yīng)用卻不太廣泛?！痹撌┢髽I(yè)高層人士表示。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，廣汽埃安石墨烯導(dǎo)入技術(shù)更為成熟，據(jù)廣汽埃安方面向出行一客（ID:carcaijing）表示，廣汽埃安通過(guò)三維結(jié)構(gòu)石墨烯（3DG）制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了石墨烯制備成本下降90%以上。

從效果上來(lái)看，廣汽即將發(fā)布的石墨烯基超級(jí)快充電池充放電倍率達(dá)到了6C（即放電時(shí)間為10分鐘），這是過(guò)去電池所不具備的，廣汽所謂8分鐘快充（0-80%）的“月充時(shí)代”并非空穴來(lái)風(fēng)。

盡管有概念游戲的嫌疑，但從理論上來(lái)講，廣汽的石墨烯基超級(jí)快充電池是可以實(shí)現(xiàn)的。只是從本質(zhì)上看，石墨烯應(yīng)用并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電池技術(shù)的飛躍，只是起到錦上添花的輔助功效。

電動(dòng)汽車1000km續(xù)航之謎

在廣汽埃安的宣傳中，頗為諷刺的是，消費(fèi)者最關(guān)注的石墨烯技術(shù)和1000km續(xù)航，其實(shí)并沒(méi)有直接關(guān)系。

1月17日，廣汽埃安總經(jīng)理古惠南向出行一客（ID:carcaijing）表示，“8分鐘快充、續(xù)航1000km的電池，其實(shí)是兩項(xiàng)技術(shù)，前者是基于石墨烯技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，后者則是通過(guò)硅負(fù)極技術(shù)實(shí)現(xiàn)?！边z憾的是，這兩項(xiàng)技術(shù)并不能同時(shí)用在一款電池上。

據(jù)廣汽埃安方面向出行一客（ID:carcaijing）透露，“石墨烯基超級(jí)快充電池預(yù)計(jì)9月份將量產(chǎn)，首款搭載車型是廣汽埃安AION V，續(xù)航里程500-600km。1000km續(xù)航硅負(fù)極新型電池也將于今年第四季度量產(chǎn)，首款搭載車型是廣汽埃安AION LX?！?

相較于起錦上添花作用的石墨烯技術(shù)，廣汽宣傳中1000km對(duì)應(yīng)的硅負(fù)極技術(shù)價(jià)值更高，因?yàn)樗鼘?shí)實(shí)在在地提高了電池的能量密度。

硅是目前已知比容量（4200mAh／g）最高的鋰離子電池負(fù)極材料，是當(dāng)前主流負(fù)極材料石墨的12倍多，但由于硅在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生3倍以上的巨大體積膨脹，導(dǎo)致電化學(xué)性能惡化，至今仍未走出實(shí)驗(yàn)室。

盡管硅無(wú)法直接作為負(fù)極實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但在石墨中摻雜少量硅的負(fù)極（硅碳負(fù)極）早已走向市場(chǎng)，在一定程度上可以提高能量密度。目前，相關(guān)企業(yè)對(duì)電池負(fù)極的提升，也重點(diǎn)放在不斷拔高硅含量上，至于直接將硅作為負(fù)極材料的電池，至今尚未出現(xiàn)。

出行一客（ID:carcaijing）向廣汽埃安方面詢問(wèn)硅比例，并未得到明確回復(fù)。但從性能提升幅度來(lái)看，廣汽硅負(fù)極電池，大概率也是一種硅含量較高的硅碳負(fù)極。

據(jù)古惠南向出行一客（ID:carcaijing）透露，“使用硅負(fù)極技術(shù)后，電芯能量密度可提升至280wh/kg（瓦時(shí)每千克），而當(dāng)前主流三元鋰電池能量密度在230-240wh/kg之間，若搭載超過(guò)150kwh（千瓦時(shí)）的硅負(fù)極電池，續(xù)航可攀升至1000km?！?

值得一提的是，繼2020年車企將高端電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航標(biāo)桿提升至700km后，1000km顯然成為了車企下一階段續(xù)航競(jìng)賽的又一里程碑。一周內(nèi)，蔚來(lái)汽車固態(tài)電池、廣汽埃安硅負(fù)極電池、寧德時(shí)代長(zhǎng)續(xù)航電池，都聲稱可將續(xù)航拔高至1000km。

理論上，汽車?yán)m(xù)航性是由多維度因素共同決定的，包括電池容量、熱管理、輕量化、風(fēng)阻、電機(jī)效率等，其中提高電池容量是最為立竿見(jiàn)影的方式。不過(guò)，盲目堆砌電池，會(huì)導(dǎo)致電池成本急劇提升、車內(nèi)空間難以布置、熱管理極易失控、整車效率低下等車企難以承受的負(fù)面效果。因此電池企業(yè)一直在通過(guò)追逐高能力密度電池來(lái)實(shí)現(xiàn)電池容量提升。

2020年以來(lái)，另一種提高電池容量的方式逐漸開(kāi)始被車企接受，即能量密度并不高的磷酸鐵鋰電池。其原理是通過(guò)CTP無(wú)模組技術(shù)（又稱刀片電池），大幅提升體積密度，使得汽車能在有限的空間里搭載更多的電池，也能達(dá)到提高電池整體容量的效果。

目前，特斯拉Model 3、比亞迪漢都已采用了該方案，此前蔚來(lái)疑似采用寧德時(shí)代磷酸鐵鋰電池，蔚來(lái)汽車創(chuàng)始人李斌向出行一客（ID:carcaijing）承認(rèn)，搭載CTP無(wú)模組技術(shù)的磷酸鐵鋰電池是討論電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航的方案之一，但仍在討論階段，尚未決定量產(chǎn)。

顯然，1000km續(xù)航的電動(dòng)車正在走向消費(fèi)者。不過(guò)所有的饋贈(zèng)都在暗中標(biāo)好了價(jià)格，正如歐陽(yáng)明高所表示的，當(dāng)前技術(shù)條件下，車企無(wú)法在實(shí)現(xiàn)1000km續(xù)航的同時(shí)兼顧安全和成本。廣汽埃安也在公告中明確表示，長(zhǎng)續(xù)航硅負(fù)極電池的普及受電池總成本、消費(fèi)者接受程度的影響，市場(chǎng)需求具有不確定性。

除1000km續(xù)航的高成本外，石墨烯基超級(jí)快充電池要真正實(shí)現(xiàn)8分鐘快充也涉及到相關(guān)配套設(shè)施的問(wèn)題。目前廣汽埃安已在番禺建設(shè)最大功率為600kw的廣汽超級(jí)充電樁，是特斯拉最大功率的兩倍，但由于600kW確實(shí)太過(guò)夸張，而且對(duì)電網(wǎng)的承受能力提出了相當(dāng)嚴(yán)苛的要求，該超級(jí)充電樁能否快速進(jìn)入市場(chǎng)還有待商榷。

“續(xù)航1000km、8分鐘快充”看似數(shù)據(jù)光鮮，但其實(shí)背后都未到達(dá)真正成熟、普及的使用條件。