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特斯拉、无钴、石墨烯电池谁能脱颖而出?-石墨烯电池何时上市

发布时间:2020-09-10 09:16源自:网络作者:烯碳科技阅读()

特斯拉、无钴、石墨烯电池谁能脱颖而出?-石墨烯电池何时上市

  说起电动汽车,续航里程绝对是大家最为关心的话题之一。轰轰烈烈的新能源汽车革命已经进行了十多年,从最初200公里左右的续航里程,发展到现在已经有量产车型突破700公里大关;电池成本也从最初的千元以上,下降至现在的600-700元/千瓦时,进步的速度还是很可观的。但实际上,就目前市场的主流车型来看,电池技术本身没有太大的差别,而且普遍面临着电池性能衰减快、安全性差等致命问题。

  所以,近年来电池领域就成了众多车企、电池制造商的兵家必争之地。谁要是能搞出一款成本低、能量密度高、性能稳定的电池,那得有多少车企献出膝盖叫爸爸,这绝对是汽车电动化发展史上的里程碑事件,也是造福于民的大好事。也正是这种异常迫切的市场需求,使得众多企业都暗暗使劲,都想早点研发出一款理想的电池来惊艳民众、吊打友商。今天,咱就来一起看看,那些还未出身就自带光环,背负着改变行业使命的先进电池都有哪些。

  无钴电池——不是磷酸铁锂电池的无钴电池

  关于无钴电池,是一个宽泛的概念,从字面意思来看,把磷酸铁锂电池叫做无钴电池绝对没毛病。

  目前,市场上的纯电动汽车所采用的的电池主要为三元锂电池,分为NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)两种,可以统称为“有钴电池”。因为钴金属有两个特点,一是不可再生,二是非常稀缺。“物以稀为贵”,钴在市场上那绝对是稀罕玩意儿。无钴电池正是基于这一现实情况而诞生,也就是相当于要实现三元锂电池的少钴、无钴化。如果将电池中钴成分降低甚至取消,电动车将会更具性价比。所以从“无钴电池”这一概念诞生之初,就背负着降低电池成本的使命。

  长城汽车旗下的蜂巢能源于今年5月18日高调亮剑,发布了两款全新的无钴电池产品。第一款产品是基于590模组的电芯所设计,其电芯的能量密度达到了245瓦时/千克,电池组电量为96千瓦时,装车后续航里程将达到600公里。第二款为L6薄片无钴长电芯,其电芯能量密度为240瓦时/千克,电池组电量为135千瓦时,装车后续航里程为880公里。两款产品预计将在2021年下半年投入市场。

  同样耕耘在电池无钴化技术路线的还有很多企业,其中包括宁德时代、特斯拉。不过目前为止,这两位行业龙头并没有发布具体的技术、产品细节。邦老师看来,无钴电池最有可能是第一种实现量产的新型电池。从技术根本上讲,无钴电池只是实现锂电池的少钴、无钴化,是在锂电池的基础上“改进”,相当于站在“别人的肩膀上”,是一条能够很快获得成果的技术路线。

  特斯拉自研电池——“百万英里”不是梦

  关于特斯拉的自研电池早已在业内传的沸沸扬扬,但传说中的“百万英里”电池一直只闻其声,不见其“人”。

  据最新消息,特斯拉2020年年度会议将于9月22日举行,电池日活动将在年度会议结束后立即举行。本次“电池日”的核心议题是提高能量密度和降低成本, 干电极技术和Roadrunner(百万英里)计划则是此次活动的亮点。

  特斯拉自研“百万英里”电池,顾名思义,这种电池的使用寿命有望达到100万英里(约为161万公里)。目前,特斯拉在售车型所搭载的电池使用寿命大约为40万-80万公里之间,“百万英里”电池将使用寿命扩大了1-3倍,对于销量一骑绝尘、屡创新高的特斯拉来讲,这简直是“如虎添翼”。

  在今年7月22日财报分析电话会议上,马斯克谈到,需要矿商们增产镍矿,甚至直言只要镍矿商的运营保持高效和环保,特斯拉将与之展开更多业务往来。结合此前“特斯拉要推出无钴电池”的传言来看,短时间内,特斯拉可能也是走锂电池无钴化技术路线。

  另外,据马斯克透露,特斯拉有望在3-4年内大规模生产寿命更长且能量密度达到400瓦时/千克的电池。同时,特斯拉还发布了一个带有特殊图案的预告片,据有关人士分析,这可能预示着硅纳米线阳极电池的出现。照当前的计划,特斯拉电池日已经安排上了,用不了一个月即将揭晓。但愿马老板别再把这良辰吉日往后拖了。。。出名要趁早啊。

  石墨烯电池——8分钟充满80%,充电10分钟续航300公里

  石墨烯作为新型纳米材料,具有超高的导热性与导电性,被称作“不可思议的材料”,曾有科学家直言石墨烯“很大程度上将改变二十一世纪”,可见这一新型材料有多么神奇。随着石墨烯材料的诞生,石墨烯电池也被推向行业前沿,其最大的优势在于,充电速度非常快,而且体积小、重量轻、更安全。

  国内企业中,广汽一直试图在石墨烯电池领域找到突破口。据官方宣传,广汽集团从2014年开始研究石墨烯的大规模制备,已具有独立自主知识产权的3DG石墨烯制备技术。基于石墨烯材料优良的导电性和特殊的三维结构,广汽开发了一款超级快充电池,已经从电芯、模组、搭载整车等多个层面初步验证了石墨烯相关技术。但目前为止,官方没有透露任何技术细节,对外公布的也仅仅是“8分钟充满80%电量”,而且没有说明这80%电量具体是多少;另外官方还公布了石墨烯电池可以实现“充电10分钟、续航200-300公里”,充电速度确实够快。

  石墨烯电池好是好,但作为一种市场需求量巨大的产品材料,石墨烯有一个最为致命的问题——贵!据了解,石墨烯目前在市场上1克售价高达600元,被称作“黑金子”,估计短时间内亲民的电动汽车只能对其望而兴叹了。不过长久看来,石墨烯电池确实有足够的先天优势,期待科技进步,大幅降低其研发、生产费用。

  氟离子电池——能量密度是传统锂电池的7倍,充电一次行驶1000公里

  对于氟离子电池大家可能比较陌生,而固态电池可能相对更熟悉一些,你先知道,氟离子电池是固态电池的一种。

  工作原理方面,氟离子电池是利用氟离子来导电,通过将氟离子从一个电极转移到另一个电极来发电。阳极由氟、铜和钴组成,阴极主要由镧组成。此外,研究人员用固体电解质代替了锂离子电池中使用的液体电解质。这种固态电池的另一优势就是热稳定性较高,不会有着火的风险。工程师们可以大幅度增加电池的充放电功率,而不用担心电池过热而起火自燃。

  当然,氟离子电池也有致命的短板,其中之一就是只有在高温环境中,固态电解质被充分加热后,氟离子才会向电极移动。也就是说,该电池只能在高温条件下工作,而高温环境可能会导致电池电极受热膨胀。据外媒报道,京都大学和丰田研究小组称,他们已经找到了一种防止电极膨胀的方法,即用钴、镍和铜的合金制造电极。但是,具体改进情况还有待试验验证。至于什么时候可以实现量产,还得看后续的验证情况。

  氢燃料电池——动力电池领域永远的“他大爷”

  目前,氢燃料电池在商用车领域已经初具规模,乘用车领域也逐渐落地。在欧洲,宝马集团于4月份首次宣布了BMW i Hydrogen NEXT动力系统的技术细节,并将在2022年小规模批量生产氢燃料电池动力系统。宝马高层表示,氢燃料电池技术将会成为宝马集团电力系统产品组合的第四大支柱。另外,奔驰也在2019年亚洲CES展上推出了首款氢能汽车——GLC F-Cell。

  在国内,广汽于7月份的“科技日”上亮相了首款氢燃料电池乘用车——Aion LX Fuel Cell。新车是一款基于广汽GEP 2.0平台开发的氢燃料电池汽车,搭载的燃料电池系统额定功率超过68千瓦,最高效率达62.2%,加满氢气后NEDC工况续航里程超过650公里。另外,就在8月份,丰田、广州、北汽等6家公司联合成立了“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司”,致力于燃料电池系统的技术开发。

  当然,氢燃料电池也面临着安全性低、难贮存等诸多难题。但鉴于其零污染的绝对优势,堪称动力电池领域的“扛把子”,永远的“他大爷”,氢燃料电池必将是未来发展的重要方向。

  点评

  动力电池是电动汽车的基础,全行业都对电池技术的突破翘首以盼。目前的电池技术处于百家争鸣的状态,谁能脱颖而出,要看谁最先在商业化规模和成本方面达到完美的平衡点。长期来看,石墨烯电池、氟离子电池、氢燃料电池以及特斯拉的“不知名”电池均有望颠覆行业;短期来看,无钴电池更接地气,可能会是第一种落地的新电池产品。

  当然,技术的发展需要时间,电池的性能会通过技术创新慢慢提升,大家对于电动汽车提升续航里程、提高安全性的事也不能太着急。再说了,从最初的100~200公里续航发展到现在也不过五六年时间,下一个五年,续航1000公里不是梦!消除自燃也可期!

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