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石墨烯能不能带来电动车革命?

钜大LARGE  |  点击量:1095次  |  2018年11月19日  

新能源汽车推广长达5年,但效果并不理想。据工信部的统计数据显示,2014年前11个月,我国新能源汽车累计生产5.67万辆,和2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆的目标差距巨大。


市场化艰难的主要原因在于使用的便捷度上:一是续航里程较低,消费者普遍有里程焦虑;二是充电设施不完善,充电不方便影响使用。

在传统的解决方案中,车企采用了先推广混合动力车型缓解里程焦虑,消费者可以根据实际情况选择用油或者用电;另一个角度,国家鼓励大规模建设充电站和充电桩,缓解充电难。

石墨烯超级电池的出现,可能彻底改变现有的充电问题。续航里程成倍增长,长途出行的里程焦虑可能彻底打破。以西班牙的超级电池为例,1000公里的续航里程几乎接近北京到上海的直线距离,远超出传统汽车一箱油的行驶距离。

石墨烯充电速度提升,可以减少充电时间,宏观上可以大范围减少充电站和充电桩的需求。以目前全球领先地位的特斯拉ModelS85为例,其通过大功率的超级充电站充电,也要80分钟才能充满,车主等充电的时间仍然是一次煎熬。

“超级电池10分钟的充电时间,比加一次油时间长一点点,但续航里程比一箱油要长很多,消费者再也不会抱怨。”一位汽车业内人士分析称。

目前,油电混合动力车被认为是市场上最适合由燃油车过渡到电动车的最好产品,而且这个过渡阶段可能长达15-20年,但电池材料的进步可能推翻这种预判,甚至连纯电动车的普及也可能不需要那么长时间。

“超级电池”一旦大规模应用到电动车上,对整个行业将是颠覆性的。“一些百年车企可能没有这项技术而衰落,而一些只有十几、二十年的车企,因为掌握新材料技术,可能成为新的巨头。”

石墨烯电池其实并不是真正的电池,而是一种新材料超级电容。在此之前,超级电容已经广泛应用于电动车、混动汽车和大功率输出设备等领域,作为一种电化学储能装置,其性能介于传统电容和电池之间,具有功率密度高,循环寿命长以及安全可靠等特点,但是能量密度却是其最大的软肋。

正因如此,氮掺杂有序介孔石墨烯超级电容无论是性能还是成本,都比目前实际应用的所有种类的电池更具优势,且在快速充放电方面更是将锂电池甩出几条街,完全可以替代掉原先的电动车电池组成为新的储能设备。所以,该超级电容被冠以"石墨烯电池"的名头见诸各大媒体。

为何石墨烯不能带来电动车革命?

如果将特斯拉ModelS的锂电池全部更换为等容量的石墨烯电池,以"充电7秒钟续航35公里"来计算,480公里的续航力只需充电96秒,这个时间不比普通汽车加油耗时慢--其实算上在加油站排队和交费等时间,车主们会发现,自己进加油站加一次油的耗时不止96秒。

85千瓦时的电池容量在1小时快充模式下耗电125千瓦时,损耗就高达47%(即125/85-100%=47%),而在96秒内充电85千瓦时,其损耗绝对远不止这么点,这对整个充电系统的散热要求达到了一个极其变态的高度!

这么说吧,三峡电站总共有32台70万千瓦的水轮发电机,总装机容量高达22,400,000千瓦,就算全负荷运转,也只能承担796个服务区的充电站用电量--如果考虑到实际充电损耗和输变电损耗,这个数值将至少下降三分之一,约为530。

再者,每个服务区的快速充电站负载高达28125千瓦时,这就意味着每个服务区都必须配套一个至少10KV的专用变电站,其建设费用大约在500万元上下,这就意味着750亿的资金缺口。我们再发散思维一下,如果以后电动车普及了,中国每个小区都有6辆"充电7秒钟续航35公里"的电动车在车库中停靠充电--其实一个小区6辆电动车并不算多,结果又当如何?结果太"美",我不敢想象!

有人又说了,把充电时间再慢10倍,变成9600秒,这样总该OK了吧?是的,OK了,9600秒,比两个小时还多,如此一来,石墨烯电池的快速充电意义岂不是变成了然并卵?

不过,据石墨烯电池研究人士透露,目前国内主要研究的是石墨烯运用到锂电池上,而非全新体系的“超级电池”,所以国内技术和超级电池有一定差距。国家相关部门对此很重视,2015年出台的“十三五”新材料规划可能将石墨烯纳入其中。

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