國慶長假剛過，國務(wù)院于10月9日召開常務(wù)會議，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》指出了四個關(guān)鍵要點，其中之一就是加大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，鼓勵車用操作系統(tǒng)、動力電池等開發(fā)創(chuàng)新。

同一天，中國科學(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)計的黑磷復(fù)合材料使兼具高容量、快速充電且長壽命的鋰離子電池成為可能。這項成果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，電動汽車愈發(fā)受到市場青睞，但漫長的充電時間也讓人望而卻步。傳統(tǒng)燃油汽車僅需五分鐘即可滿油增程500公里，而目前市售最先進的電動汽車則需要“坐等”充電一小時才能達到同樣的增程效果。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)進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導(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，實測性能遠低于理論預(yù)期。季恒星團隊采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的同時提升了黑磷石墨復(fù)合材料內(nèi)部對鋰離子的傳導(dǎo)能力。

但電極材料在工作過程中會被電解液逐漸分解的化學(xué)物質(zhì)所包裹，部分物質(zhì)會阻礙鋰離子進入電極材料，就像玻璃表面的灰塵阻礙光線穿透。研究團隊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。實驗室的測量結(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，并針對電芯結(jié)構(gòu)、熱管理和析鋰防護等進行優(yōu)化設(shè)計，將有望獲得能量密度達350瓦時/千克并具備快充能力的鋰離子電池。”

具備能量密度350瓦時/千克的鋰離子電池能夠使電動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。快速充電能力將使電動汽車的用戶體驗上升一個臺階。

在新技術(shù)的基礎(chǔ)上，團隊將在基礎(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)的無鈷電池，直接把續(xù)航升到880km。

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

國內(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年上半年的這場動力電池大比武。

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，無外乎能量密度太低，以及低溫性能差。但是它也有優(yōu)勢，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。簡單來說，就是比亞迪把電芯做得更薄更長更扁平化，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，進入了600km也就意味著進入了目前電池續(xù)航能力第一梯隊。

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、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，這么牛的材料要是做成電池，就能解決電動汽車所有痛點了。

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)，還沒有對外具體說明，只公布了一個很牛的數(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無鈷電池。

無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)都追求無鈷化?因為鈷很稀有，總儲量少，價格高，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)上實現(xiàn)了突破，其L6薄片無鈷電芯，壽命達到15年120萬公里，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，還是給資本市場找話題，反正各家量產(chǎn)時間表都公布了。對消費者來而言，這是好事：電池的成本會更低、充電更快、續(xù)航更長、安全性更高，徹底取代燃油車的時間表，也會越來越近了。或許，用不了多少日子，真的可以開電動車出遠門了。

 

標(biāo)簽： 新能源汽車