國(guó)慶長(zhǎng)假剛過，國(guó)務(wù)院于10月9日召開常務(wù)會(huì)議，通過了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展指明了方向。《規(guī)劃》指出了四個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，其中之一就是加大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，鼓勵(lì)車用操作系統(tǒng)、動(dòng)力電池等開發(fā)創(chuàng)新。

同一天，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)季恒星教授研究組與合作者合作，在新型鋰離子電池電極材料研究方面取得重大突破：全新設(shè)計(jì)的黑磷復(fù)合材料使兼具高容量、快速充電且長(zhǎng)壽命的鋰離子電池成為可能。這項(xiàng)成果10月9日在著名的《科學(xué)》上發(fā)表。

9分鐘充80%電量，新能源汽車“快充”成為可能

近年來，電動(dòng)汽車愈發(fā)受到市場(chǎng)青睞，但漫長(zhǎng)的充電時(shí)間也讓人望而卻步。傳統(tǒng)燃油汽車僅需五分鐘即可滿油增程500公里，而目前市售最先進(jìn)的電動(dòng)汽車則需要“坐等”充電一小時(shí)才能達(dá)到同樣的增程效果。發(fā)展具有快速充電能力的大容量鋰離子電池一直是該行業(yè)的重要目標(biāo)。一項(xiàng)最新研究突破使該目標(biāo)更加接近。

電極材料是決定電池性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。“我們希望能夠發(fā)現(xiàn)一款既能在綜合性能指標(biāo)方面給行業(yè)以期待，又能適應(yīng)工業(yè)化電池生產(chǎn)流程的電極材料。”季恒星教授說。

論文第一作者金洪昌博士介紹：“能量通過鋰離子與電極材料的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)出電池，因此電極材料對(duì)鋰離子的傳導(dǎo)能力是決定充電速度的關(guān)鍵;另一方面，單位質(zhì)量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是一個(gè)重要因素。“

黑磷是白磷的同素異形體，特殊的層狀結(jié)構(gòu)賦予它很強(qiáng)的離子傳導(dǎo)能力和高理論容量，是極具潛力的滿足快充要求的電極材料。然而黑磷容易從層狀結(jié)構(gòu)的邊緣開始發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，實(shí)測(cè)性能遠(yuǎn)低于理論預(yù)期。季恒星團(tuán)隊(duì)采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價(jià)鍵連接在一起，在穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的同時(shí)提升了黑磷石墨復(fù)合材料內(nèi)部對(duì)鋰離子的傳導(dǎo)能力。

但電極材料在工作過程中會(huì)被電解液逐漸分解的化學(xué)物質(zhì)所包裹，部分物質(zhì)會(huì)阻礙鋰離子進(jìn)入電極材料，就像玻璃表面的灰塵阻礙光線穿透。研究團(tuán)隊(duì)用輕薄的聚合物凝膠做成防塵外衣“穿”在黑磷石墨復(fù)合材料表面，使鋰離子得以順利進(jìn)入。

“我們采用常規(guī)的工藝路線和技術(shù)參數(shù)將黑磷復(fù)合材料做成電極片。實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果表明，電極片充電9分鐘即可恢復(fù)約80%的電量，2000次循環(huán)后仍可保持90%的容量。”共同第一作者，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的辛森研究員介紹說，”如果能夠?qū)崿F(xiàn)這款材料的大規(guī)模生產(chǎn)，找到匹配的正極材料及其他輔助材料，并針對(duì)電芯結(jié)構(gòu)、熱管理和析鋰防護(hù)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將有望獲得能量密度達(dá)350瓦時(shí)/千克并具備快充能力的鋰離子電池。”

具備能量密度350瓦時(shí)/千克的鋰離子電池能夠使電動(dòng)汽車的行駛里程接近1000千米，而特斯拉Model S滿電后的行駛里程為650千米?？焖俪潆娔芰⑹闺妱?dòng)汽車的用戶體驗(yàn)上升一個(gè)臺(tái)階。

在新技術(shù)的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將在基礎(chǔ)研究層面和規(guī)模制備技術(shù)方面繼續(xù)探索，“我們將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上持續(xù)努力，使研究結(jié)果更加貼近電池產(chǎn)業(yè)的要求。”季恒星教授表示。

動(dòng)力電池頻頻迎來重大突破

先是比亞迪刀片電池橫空出世，緊接著廣汽宣布石墨烯電池取得了突破，再然后是一直低調(diào)的蜂巢能源，推出了可量產(chǎn)的無(wú)鈷電池，直接把續(xù)航升到880km。

剛剛過去的2019年，國(guó)內(nèi)新能源汽車風(fēng)向又變了。國(guó)內(nèi)新能源汽車補(bǔ)貼大幅退坡，動(dòng)力電池行業(yè)白名單也取消了。

國(guó)內(nèi)電池企業(yè)壓力山大，必須尋求技術(shù)突破。這一切，催生出了2020年上半年的這場(chǎng)動(dòng)力電池大比武。

首先是老牌電池企業(yè)比亞迪舉起刀片電池的大旗，宣告磷酸鐵鋰電池的回歸。當(dāng)年磷酸鐵鋰電池之所以被三元鋰電池比下去，無(wú)外乎能量密度太低，以及低溫性能差。但是它也有優(yōu)勢(shì)，成本低，穩(wěn)定性好。

比亞迪的刀片電池，就是改良后的磷酸鐵鋰電池，它的創(chuàng)新來自于材料結(jié)構(gòu)和制造工藝的改變。簡(jiǎn)單來說，就是比亞迪把電芯做得更薄更長(zhǎng)更扁平化，這樣體積能量密度就大幅提升了，續(xù)航也就相應(yīng)提高，第一款搭載刀片電池的比亞迪漢EV綜合工況續(xù)航605公里，進(jìn)入了600km也就意味著進(jìn)入了目前電池續(xù)航能力第一梯隊(duì)。

和比亞迪的刀片電池相比，廣汽新能源的石墨烯電池是又一業(yè)界重磅消息。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，這么牛的材料要是做成電池，就能解決電動(dòng)汽車所有痛點(diǎn)了。

但業(yè)內(nèi)專家也表示，所謂的石墨烯電池技，在理論上能提高充放電速率，但是對(duì)容(能)量提升沒有任何幫助，而且它作為納米材料，和鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系也不兼容。

具體廣汽的石墨烯電池應(yīng)用了什么技術(shù)，還沒有對(duì)外具體說明，只公布了一個(gè)很牛的數(shù)據(jù)：8分鐘充電至85%，而且電池壽命和安全性也達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)了。

蜂巢能源搶特斯拉即將召開的“電池日”之前發(fā)布了一種可行性方案——NMX無(wú)鈷電池。

無(wú)鈷電池指的并非本身就不含鈷的磷酸鐵鋰電池，而是去掉了鈷之后的三元鋰電池。為啥電池企業(yè)都追求無(wú)鈷化?因?yàn)殁捄芟∮?，總?chǔ)量少，價(jià)格高，開采過程很難。據(jù)蜂巢公布的消息，他們除了在電芯核心技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破，其L6薄片無(wú)鈷電芯，壽命達(dá)到15年120萬(wàn)公里，綜合續(xù)航880km，明年下半年能夠量產(chǎn)。

不管上面幾家推出的重磅技術(shù)是科研領(lǐng)域的突破，還是給資本市場(chǎng)找話題，反正各家量產(chǎn)時(shí)間表都公布了。對(duì)消費(fèi)者來而言，這是好事：電池的成本會(huì)更低、充電更快、續(xù)航更長(zhǎng)、安全性更高，徹底取代燃油車的時(shí)間表，也會(huì)越來越近了?；蛟S，用不了多少日子，真的可以開電動(dòng)車出遠(yuǎn)門了。

 

標(biāo)簽： 新能源汽車