鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1158次 | 2018年11月19日
石墨烯能不能帶來(lái)電動(dòng)車革命?
新能源汽車推廣長(zhǎng)達(dá)5年,但效果并不理想。據(jù)工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2014年前11個(gè)月,我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)5.67萬(wàn)輛,和2015年純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)到50萬(wàn)輛的目標(biāo)差距巨大。
市場(chǎng)化艱難的主要原因在于使用的便捷度上:一是續(xù)航里程較低,消費(fèi)者普遍有里程焦慮;二是充電設(shè)施不完善,充電不方便影響使用。
在傳統(tǒng)的解決方案中,車企采用了先推廣混合動(dòng)力車型緩解里程焦慮,消費(fèi)者可以根據(jù)實(shí)際情況選擇用油或者用電;另一個(gè)角度,國(guó)家鼓勵(lì)大規(guī)模建設(shè)充電站和充電樁,緩解充電難。
石墨烯超級(jí)電池的出現(xiàn),可能徹底改變現(xiàn)有的充電問(wèn)題。續(xù)航里程成倍增長(zhǎng),長(zhǎng)途出行的里程焦慮可能徹底打破。以西班牙的超級(jí)電池為例,1000公里的續(xù)航里程幾乎接近北京到上海的直線距離,遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)汽車一箱油的行駛距離。
石墨烯充電速度提升,可以減少充電時(shí)間,宏觀上可以大范圍減少充電站和充電樁的需求。以目前全球領(lǐng)先地位的特斯拉ModelS85為例,其通過(guò)大功率的超級(jí)充電站充電,也要80分鐘才能充滿,車主等充電的時(shí)間仍然是一次煎熬。
“超級(jí)電池10分鐘的充電時(shí)間,比加一次油時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)點(diǎn),但續(xù)航里程比一箱油要長(zhǎng)很多,消費(fèi)者再也不會(huì)抱怨。”一位汽車業(yè)內(nèi)人士分析稱。
目前,油電混合動(dòng)力車被認(rèn)為是市場(chǎng)上最適合由燃油車過(guò)渡到電動(dòng)車的最好產(chǎn)品,而且這個(gè)過(guò)渡階段可能長(zhǎng)達(dá)15-20年,但電池材料的進(jìn)步可能推翻這種預(yù)判,甚至連純電動(dòng)車的普及也可能不需要那么長(zhǎng)時(shí)間。
“超級(jí)電池”一旦大規(guī)模應(yīng)用到電動(dòng)車上,對(duì)整個(gè)行業(yè)將是顛覆性的?!耙恍┌倌贶嚻罂赡軟](méi)有這項(xiàng)技術(shù)而衰落,而一些只有十幾、二十年的車企,因?yàn)檎莆招虏牧霞夹g(shù),可能成為新的巨頭?!?br/>
石墨烯電池其實(shí)并不是真正的電池,而是一種新材料超級(jí)電容。在此之前,超級(jí)電容已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車、混動(dòng)汽車和大功率輸出設(shè)備等領(lǐng)域,作為一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,其性能介于傳統(tǒng)電容和電池之間,具有功率密度高,循環(huán)壽命長(zhǎng)以及安全可靠等特點(diǎn),但是能量密度卻是其最大的軟肋。
正因如此,氮摻雜有序介孔石墨烯超級(jí)電容無(wú)論是性能還是成本,都比目前實(shí)際應(yīng)用的所有種類的電池更具優(yōu)勢(shì),且在快速充放電方面更是將鋰電池甩出幾條街,完全可以替代掉原先的電動(dòng)車電池組成為新的儲(chǔ)能設(shè)備。所以,該超級(jí)電容被冠以"石墨烯電池"的名頭見(jiàn)諸各大媒體。
為何石墨烯不能帶來(lái)電動(dòng)車革命?
如果將特斯拉ModelS的鋰電池全部更換為等容量的石墨烯電池,以"充電7秒鐘續(xù)航35公里"來(lái)計(jì)算,480公里的續(xù)航力只需充電96秒,這個(gè)時(shí)間不比普通汽車加油耗時(shí)慢--其實(shí)算上在加油站排隊(duì)和交費(fèi)等時(shí)間,車主們會(huì)發(fā)現(xiàn),自己進(jìn)加油站加一次油的耗時(shí)不止96秒。
85千瓦時(shí)的電池容量在1小時(shí)快充模式下耗電125千瓦時(shí),損耗就高達(dá)47%(即125/85-100%=47%),而在96秒內(nèi)充電85千瓦時(shí),其損耗絕對(duì)遠(yuǎn)不止這么點(diǎn),這對(duì)整個(gè)充電系統(tǒng)的散熱要求達(dá)到了一個(gè)極其變態(tài)的高度!
這么說(shuō)吧,三峽電站總共有32臺(tái)70萬(wàn)千瓦的水輪發(fā)電機(jī),總裝機(jī)容量高達(dá)22,400,000千瓦,就算全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),也只能承擔(dān)796個(gè)服務(wù)區(qū)的充電站用電量--如果考慮到實(shí)際充電損耗和輸變電損耗,這個(gè)數(shù)值將至少下降三分之一,約為530。
再者,每個(gè)服務(wù)區(qū)的快速充電站負(fù)載高達(dá)28125千瓦時(shí),這就意味著每個(gè)服務(wù)區(qū)都必須配套一個(gè)至少10KV的專用變電站,其建設(shè)費(fèi)用大約在500萬(wàn)元上下,這就意味著750億的資金缺口。我們?cè)侔l(fā)散思維一下,如果以后電動(dòng)車普及了,中國(guó)每個(gè)小區(qū)都有6輛"充電7秒鐘續(xù)航35公里"的電動(dòng)車在車庫(kù)中??砍潆?-其實(shí)一個(gè)小區(qū)6輛電動(dòng)車并不算多,結(jié)果又當(dāng)如何?結(jié)果太"美",我不敢想象!
有人又說(shuō)了,把充電時(shí)間再慢10倍,變成9600秒,這樣總該OK了吧?是的,OK了,9600秒,比兩個(gè)小時(shí)還多,如此一來(lái),石墨烯電池的快速充電意義豈不是變成了然并卵?
不過(guò),據(jù)石墨烯電池研究人士透露,目前國(guó)內(nèi)主要研究的是石墨烯運(yùn)用到鋰電池上,而非全新體系的“超級(jí)電池”,所以國(guó)內(nèi)技術(shù)和超級(jí)電池有一定差距。國(guó)家相關(guān)部門對(duì)此很重視,2015年出臺(tái)的“十三五”新材料規(guī)劃可能將石墨烯納入其中。