石墨烯电池剩多少电充电好呢(电动车石墨烯致命缺点)

昕阳小编 112 0

前几天,广汽新能源声称石墨烯电池量产研发工作终于从实验室走向实车,广汽新能源埃安车型将率先搭载,8分钟就可以将电池充电至85%,看到这个新闻,我就这个表情:

石墨烯电池剩多少电充电好呢(电动车石墨烯致命缺点)-第1张图片-昕阳网

石墨烯是前几年比较流行的概念,有个讽刺的说法是,万物皆可石墨烯。我们先来看一下石墨烯是什么,石墨烯是只有一个原子层的石墨,石墨是由多层石墨烯叠起来的。狭义上讲,石墨烯是指仅有一层碳原子的单层石墨,但广义上说,10层以内的石墨结构也可称作石墨烯,而10层以上的则被称为石墨薄膜。

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石墨烯在电池中的用途主要分为三种:

  • 作为导电散热添加剂。石墨烯本身具有非常好的导电性,使用石墨烯作为负极能够加快散热、提升快充性能。这种方法理论上能稍微增加电池密度,实际上影响不大。
  • 正负极材料改性。电池中常见使用碳对正极材料进行包覆,而石墨烯包覆也是其中一种。电池进行快速充放电,对材料的电子导电率和锂离子移动速度要求非常高, 而石墨烯包覆能提高活性物质的导电性,改善电极的高倍率性能,也就是说让电池更稳定的进行放电,同时也能增加电池的使用寿命。
  • 作为负极材料。石墨烯作为负极或者和其他负极材料合成作为负极,虽然能在理论上增加能量密度,但也会消耗更多的锂离子生成SEI膜,对电池实际容量是呈降低影响的。

石墨烯电池的称呼并不正确

锂硫电池、三元锂电池等电池都是以电池的体系命名的,实际上从学术的角度讲,石墨烯电池的说法是不准确的。因为石墨烯只能传导电子,而不能放电或是作为导电载体,即石墨烯只能作为活性物质的辅助。

正如上文中所说,我们可以用石墨烯作为锂离子电池的负极,也可以用石墨烯对锂离子电池的正极进行表面修饰,但这款电池依然是锂离子电池。因此我们不能盲目吹捧石墨烯电池,或是认为石墨烯电池是高端黑科技。石墨烯只是提高电池性能的一种手段,是好是坏还得用性能来说话。

那么为什么石墨烯作为负极能提高电池的充电能力呢?

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石墨烯导电性能好,具备稳定的层状结构。在充放电过程中,锂离子移动到负极之后会嵌入在石墨烯层状结构中间,导电性能比普通的负极好。

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电池容量下降的一个重要原因就是锂离子脱嵌过程容易破坏原来的结构,举一个例子,比如我们把一个东西强行塞进一个架子里,然后再把它拔出来,反复几次,这个架子就塌了,不能再容纳锂离子了。所以负极材料既要提供能容纳锂离子的位点,也要能维持结构不变。

一般说的石墨烯电池都是说负极使用石墨烯。

测电池性能里有个较为重要的测试叫做倍率伏安测试,就是电流量加到原来的几倍时看电池的性能,快充就是看这个呢,比如放电时电流为1安培,一小时放完电;同样的用1安培的电流充电,需要一小时才能充满。如果把充电时的电流增加到原来的十倍,那么我们只需要6分钟就能充满这块电池。

而石墨烯就是导电率好,内耗低,同时也有结构稳定、高倍率下电池容量稳定的特点,用在电池上可以说是相得益彰。

看到这,大家可能就会说,石墨烯这么厉害为什么不早点研发这种电池呢?所以,现在我们要当理智的吃瓜群众,给自己泼一点冷水,车企和电池厂都不是傻子,有用的话早就用上石墨烯了,干嘛还等到现在?既想不降低电池容量,又想提升充电速度,建议大家原地做梦,梦里啥都有。下面的说法,是假设广汽真的能做出以60度电池为标准的所谓石墨烯电池,否则,10度电池谈论8分钟充电85%毫无意义。

实现8分钟充电85%不可忽视的客观条件

过充这个词想必大家都不陌生,目前的电动车电池组内部大部分是单电池串联而成,快充比慢充对电池的要求更高,不仅是对电池管理系统,还对电池单体的质量有要求。串联电池要保证每节的容量都一样,电池一致性要求也极高,否则其中某一个过充发生爆炸,就像鞭炮一样满堂红。

现在有哪家公司敢放言自家电池能保证100%容量一致吗?先进如特斯拉可能也没办法保证自家的电池管理系统和电池能长时间处于8分钟充电85%的环境不出问题吧。

有业内人士分析,8分钟充电85%是不严谨的说法,按照一般纯电动车的动力电池60度电计算,8分钟充51度电,至少需要380kw以上的充电装置。目前国内特斯拉V3超级充电桩也仅仅最高支持250kW。这就带来了另一个问题,基建成本。

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大家可以思考一下快充是使用大功率方案还是大电流方案,大功率方案基本可以Pass掉,电池实在是承受不住啊。如果使用大电流的方法,充电枪的电缆需要多粗?电缆发热问题怎么解决?当然,有人说特斯拉250kW的充电枪线缆也很细,那都是明晃晃的钱堆起来的,广汽能做到如此财大气粗吗?另一方面,如果高达380kW的快充桩想普及,建桩密度达到多少才能满足出行需求?国家电网会允许如此高密度铺设这么大功率的充电桩吗?国家电网的负荷有多大你想过吗?不,你没有,你只想到你自己。

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退一万步来说,充电桩建成了,充电枪和电池也经得住大电流大功率的摧残,车主的充电成本呢?现在的快充与慢充相比,电费都要贵一倍了,使用更大的电流进行充电,价格再翻一倍。电动车相比燃油车的一大优势就是出行成本低,充电成本翻两翻,电价直逼油价,如此一来,大家选择电动车的原因,大概只剩为环保事业做贡献的情怀了。

所以,可以期待一下石墨烯基电池提高充电速率,但充电速度也就比现在强点有限;指望石墨烯基电池能提升电池容量的话,大家不如再等等无钴电池,说不定明年能和石墨烯电池battle一下呢。

标签: 三元锂电

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