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中科院院士劉忠范:石墨烯難當(dāng)汽車電池“救世主”

發(fā)布日期:2017-05-27

核心提示:石墨烯從材料領(lǐng)域橫空出世成為街知巷聞的新聞熱詞,源自它與新能源汽車的聯(lián)系。炙手可熱的新能源汽車發(fā)展到今天,高歌猛進(jìn)的態(tài)勢
         石墨烯從材料領(lǐng)域橫空出世成為街知巷聞的新聞熱詞,源自它與新能源汽車的聯(lián)系。炙手可熱的新能源汽車發(fā)展到今天,高歌猛進(jìn)的態(tài)勢被電池扼住了喉嚨,行業(yè)想要擺脫“窒息”之痛的急切,從石墨烯的躥紅速度可見一二。
 
         連篇累牘的報道捧紅了石墨烯,也炙熱了新能源汽車關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)想要突破束縛繼續(xù)擴(kuò)張的心,但是石墨烯是否能夠擔(dān)當(dāng)解開動力電池束縛的“救世主”?
 
         記者采訪了中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、北京石墨烯研究院院長劉忠范,希望從他那里對石墨烯有一個更客觀的了解。
 
         有所幫助但離顛覆還遠(yuǎn)
 
         石墨烯“爆紅”是近兩年的事兒,但實際上類似的研究和嘗試已經(jīng)開展了很長時間。
 
         劉忠范對于石墨烯在汽車電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展持保留看法。
 
         “石墨烯在國內(nèi)嘗試最多的就是加在鋰離子電池里面做導(dǎo)電添加劑。石墨烯的導(dǎo)電性好,放進(jìn)去會一定程度上提高電池的導(dǎo)電性,降低內(nèi)阻,電池的性能會有所提升。”劉忠范表示,做這些嘗試的人很多,但是由于石墨烯本身來源、制備方法等方面的原因,做出來的產(chǎn)品并不穩(wěn)定。
 
         鋰離子電池用石墨烯來做導(dǎo)電添加劑,劉忠范通俗的解釋為,像炒菜放味精一樣,加上之后導(dǎo)電性變好,內(nèi)阻降低,電池性能就會有所提升。
 
         此外,他補(bǔ)充道,在石墨烯之前,碳材料家族里的碳納米管就已經(jīng)有20多年的研究歷史了,比石墨烯還要早十幾年。“在那個時候碳納米管加進(jìn)去也能起到類似的作用,而且現(xiàn)在也有人把石墨烯和碳納米管一起加進(jìn)去,所以從某種意義上來說,這一類的碳材料加進(jìn)去都有效果,但是效果有限。”
 
         劉忠范認(rèn)為,石墨烯可能對汽車動力電池性能提升有所幫助,但是將會為動力電池行業(yè)帶來顛覆性的變化這個說法不合適。
 
         石墨烯的應(yīng)用效果還有待商榷
 
         電池技術(shù)短時間內(nèi)難以突破被認(rèn)為是電動汽車發(fā)展的瓶頸,目前最受行業(yè)期待的電池突破,一是充電效率的提高,二是能量密度提高。
 
         石墨烯究竟能在哪方面發(fā)揮作用?對此,劉忠范也給出了他的解釋。
 
         “這兩方面的作用都有人提,但我認(rèn)為石墨烯在實際應(yīng)用上的作用還有待商榷。”劉忠范說,石墨烯導(dǎo)電性好是優(yōu)點,但是它并非沒有缺點,例如,它的表面積比較大。“也就是說,石墨烯雖然導(dǎo)電性好,加到電池里面會讓鋰離子更活躍,從而提高充電效率。但是,石墨烯加的少作用不明顯,加的多又非常占空間不利于應(yīng)用到汽車上。”
 
         他強(qiáng)調(diào),石墨烯在電池的應(yīng)用中,不僅要考慮重量能量密度,還要考慮體積能量密度,所以,石墨烯電池離成熟應(yīng)用還很遠(yuǎn),還有很多問題要考慮和平衡。
 
         “是不是加上之后充電一定變得特別快?我是不太認(rèn)可這個說法的。汽車電池里面加上一點點石墨烯,它能起到多大的作用?如果加的量多,還會有別的問題出現(xiàn)。加的多了之后,電池的體積會增大,而汽車電池最好應(yīng)該是體積越小儲能越多越好,所以多加和少加都伴隨別的問題出現(xiàn)。”劉忠范說,石墨烯開始時髦起來有十二三年時間,最開始就有人研究石墨烯在電池上的應(yīng)用,但是到現(xiàn)在大家還在爭論,這就說明石墨烯在電池方面應(yīng)用待解決的問題還很多。
 
         所以,劉忠范并不認(rèn)為短時間內(nèi),石墨烯能夠在汽車電池領(lǐng)域有很大突破。雖然態(tài)度并不樂觀,但是他并不否認(rèn)石墨烯也是動力電池未來發(fā)展的一個值得嘗試的方向。
 
         系統(tǒng)的多向努力可行性更高
 
         對于解決電動汽車的續(xù)航里程問題,劉忠范認(rèn)為,不能把希望只寄托在電池材料的突破上,電動汽車的發(fā)展是系統(tǒng)問題,系統(tǒng)問題應(yīng)該從多方面系統(tǒng)化地解決。
 
         劉忠范認(rèn)為,提高電動汽車?yán)m(xù)航里程,未來努力的方向可以有兩個,“一是降低整車重量,比如重量減半,原先一噸現(xiàn)在半噸,那么需要的能量就會少一半;與此同時,電池的能量密度再提高一倍,兩方面往一起湊,這樣我認(rèn)為是可行的。但是如果單純從電池方面努力,把現(xiàn)有的汽車裝上電池,就要求它跑500公里甚至更多,單靠提高電池能量密度達(dá)到續(xù)航500公里以上,我認(rèn)為這是不現(xiàn)實的。”
 
         電動汽車的動力電池也是一個需要系統(tǒng)解決的問題,劉忠范說,“動力電池的性能與材料有關(guān),與結(jié)構(gòu)也有關(guān)系,還與充電樁的配置有關(guān)系。只有這些相關(guān)聯(lián)的問題都解決好了,才能保證整體性能的提升,材料的改進(jìn)只是其中的一個方面而已。”
 
         特斯拉的成功就是范例。“特斯拉續(xù)航里程高,但是實際上它也沒有應(yīng)用什么具有突破性意義的材料或者技術(shù),之所以續(xù)航里程高是因為電池管理做得好。”劉忠范舉了個最簡單的例子,“就好比同是一個班的人干活,指揮水平、組織水平高效率自然高;指揮能力差,大家行動都不一致,效率肯定差。電池的管理也一樣,電池管理策略做得好,那么,同樣級別的電池發(fā)揮的效應(yīng)肯定更好。特斯拉成功就成功在電池管理做得好,而這恰恰是國內(nèi)電動汽車產(chǎn)業(yè)欠缺的。”
來源:商用車新網(wǎng)

 
關(guān)鍵詞: 石墨烯 充電樁 新能源 鋰電池
 
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