剛剛邁入 2021 年，車企競爭就迎來了新高度。

一月中旬，蔚來、上汽智己、廣汽埃安陸續宣布，將推出續航里程超過 1000 公里的電動汽車，高調宣布將進入長續航賽道。不僅如此，廣汽埃安還稱其研發了一款石墨烯基快充電池，8 分鐘就可充滿 80% 的電量，不少人對其真實性產生了懷疑。

中國科學院院士、汽車安全與節能國家重點實驗室主任歐陽明高也稱，“如果某一位說他的車既能跑一千公里，又能幾分鐘充完電，還特別地安全，而且成本還非常低，那大家不用相信，因為這在目前是不可能同時達到的。”

對此，廣汽集團表示，石墨烯基電池針對“快充”，硅負極電池針對“長續航”，二者是兩種不同的技術。盡管如此，我們依然可以感受到車企對于“快充”以及“長續航”能力的執著，背后體現的是企業對于技術創新上的焦慮，也是其痛點所在。

國家電動乘用車技術創新聯盟技術委員會主任王秉剛在接受時代周報記者采訪時評價道，“車企之所以會產生這種焦慮、攀比，主要是自身人為造成。”“目前新能源汽車具有一定的適用范圍，主要以城市內部為主，大部分車型能夠做到 400、500 公里的續航，其實就足夠了。”

回到技術問題，車企所宣傳的石墨烯基電池是如何達到“快充”，硅負極電池又為何能提供長續航能力？本文將從技術角度深度挖掘新能源車企的痛點，探討電動行業的未來。

當石墨烯遇上電池，其噱頭遠大于價值

廣汽埃安稱其研發的石墨烯基快充電池，8 分鐘就可充滿 80% 的電量，聽起來比手機充電的速度還要快得多，可消費者真的需要充電這么快嗎？

這里提到一個“石墨烯基電池”的概念，需要注意的是，它并不等于石墨烯電池，而且二者相去甚遠。

目前看來，石墨烯在電池上的應用僅限于用作少量的導電劑，并未對電池的性能做出主要貢獻，也就是說這種以“石墨烯基”命名的電池，就已經夸大了電池中石墨烯的作用。

石墨烯是已知強度最高的納米材料之一，它擁有良好的導熱、導電性能，電子在石墨烯中流動更快，因此用石墨烯做導電劑可以促進快充放。

2016 年底，華為瓦特實驗室推出一款石墨烯基鋰離子電池，據該實驗室首席科學家李陽興博士當時描述稱，這項突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性；同時，采用新型材料石墨烯，可實現鋰離子電池與環境間的高效散熱。

在李陽興的描述中，石墨烯被放到了第三位，其對鋰電池的貢獻程度顯而易見。

鑒于石墨烯具有優良的導電性能，它更適合用來制備電容。電容與電池的原理和用處均不同，電容只是用來存儲電荷，充放電都在瞬間完成；而電池是用來儲存電能的，涉及到電能與化學能之間的相互轉化，這些也是電容無法完成的。

因此，加入了石墨烯的鋰電池，往往都會提到快充放的特點，而事實上在電池容量/能量上的提升卻微乎其微。

當然，除了作為導電劑，石墨烯理論上也可以作為負極電極材料。但專業人士指出，如果用石墨烯做負極，不僅效率很低，在性能上還不如直接用硅。拋去技術問題，在成本上石墨烯與傳統導電炭黑或石墨相比也是天差地別。

中國科學院山西煤炭化學研究所研究員陳成猛向 DeepTech 透露，石墨烯材料自 2011 年起成為學術研究的熱點，但同時其資本炒作也不斷升級，直到近兩年才慢慢降溫。目前，石墨烯產業剛剛進入發展的理性軌道，在電池導電劑和導熱材料等個別領域有實際的應用突破。在鋰離子電池領域，石墨烯目前僅作為輔助性的填料使用，在主體材料或電化學體系沒有技術突破的情況下，其應用僅可改善儲電部分性能，但效果遠達不到“顛覆”的程度，將這類電池稱為“石墨烯電池”也是不科學的。

所以在業內人士看來，真正意義上的“石墨烯電池”還不存在。

一位先進材料及可再生能源設備領域的專家告訴 DeepTech，真正的石墨烯電池能對電池性能進行革新，但市面上真正的石墨烯產品不多，大部分只是噱頭。若要制備石墨烯電池，前提在于降低能耗和提高質量把控。

總而言之，目前石墨烯在電池應用上還停留在導電劑的階段，它的確可以提升電池性能，但還談不上革命性改變。

電動汽車中“快充”與“長續航”兩個指標孰輕孰重？

據了解，廣汽埃安稱其最新石墨烯基電池具備 6C 快充能力，結合 600A 高功率超充設備，最快 8 分鐘可充電 80%。

這里的 C 指的是電池充放電能力的倍率，比如 1C 就是一小時充滿電，2C 就是半小時充滿電，6C 即 10 分鐘就能充滿。

那么對于電動汽車來說，快充真的有必要嗎？確實有必要，但眼下還是續航能力更重要，畢竟很大一部分城市的充電設備依然較少。

據中國電動充電基礎設施促進聯盟發布的數據，截止 2020 年 9 月，全國充電基礎設施（公共+私人）累計數量為 141.8 萬臺。從地域來看，公共充電基礎設施建設區域較為集中的特點依然存在。廣東、上海、江蘇、北京、浙江、山東、安徽、河北、湖北、河南這 Top 10 地區建設的公共充電基礎設施占比達 70% 以上。其他城市的充電樁普及率依然較低。

這時電動車的續航能力就顯得尤為重要。那么廣汽埃安、蔚來、上汽智己所宣傳的續航里程超過 1000 公里是個什么概念？

對于燃油汽車來說，一箱油能夠跑 500 公里左右，按照廣汽埃安等車企的描述，其電動汽車的續航里程已經遠遠超過了燃油汽車。

國家電動乘用車技術創新聯盟技術委員會主任王秉剛在接受時代周報記者采訪時表示：“對于消費者來說，這種宣傳其實并不好。”

在他看來，1000 公里續航并不能作為新能源汽車的技術指標，短時間內完成充電，即便能夠做到也會損耗電池，甚至存在一定的安全隱患。“拋開車輛重量、充電安全、對電池的傷害、性價比等問題，‘理論上’這三個字沒有意義。1000 公里續航、幾分鐘快充，更像是車企的一種營銷手段。”

此外，王秉剛認為目前新能源汽車具有一定的適用范圍，主要以城市內部為主，大部分車型能夠做到 400-500 公里的續航就已經足夠。

一直以來，電動汽車的續航能力就是業內關注的焦點問題，盡管車企之間的攀比會人為造成焦慮，但追求技術進步總是好事。

那如何才能提高電池的續航能力？廣汽埃安等車企又是如何讓電動汽車續航 1000 公里成為可能？

硅負極電池的改善是現階段提升續航里程的關鍵

廣汽埃安新能源汽車有限公司總經理古惠南表示，“三元鋰電池技術以鋰為核心，我們推出一個硅負極技術，硅負極改進了能量密度。”

他介紹稱，普通的三元鋰電池，電芯能量密度達到 220、230wh/kg 就“了不起”了，而硅負極電池可達到 280wh/kg 以上，能大幅提高能量密度，并讓續航 1000km 成為可能。

事實上，“硅負極技術”是指在碳負極電池中加入硅，硅含量的多少決定了電池能量密度的大小，這關乎電池的續航性能。不過這項技術早已投入應用，難點在于對硅含量的把握。

以大眾熟知的特斯拉電動車為例，從幾年前的 Model S 和 Model X 時期開始，特斯拉就已經在石墨負極中摻雜硅材料，只不過當時硅的成分極少。到了 Model 3 階段，硅的比例再次得到了提升，這給電池性能提升帶來莫大的幫助，目前 Model 3 的續航里程在 500-600 公里左右。

那么為何電動汽車的續航能力會成為車企的痛點呢？電池中硅的含量就那么難以把握嗎？

這就要提到碳和硅的化學性質和物理性質，二者在地殼中的儲量都比較豐富，化學性質也十分相近。據了解，硅基材料雖然具有很高的能量密度，卻在充放電過程中存在體積膨脹的弱點；而碳質負極能量密度較低，卻有著較高的穩定性。

顯然，在硅碳材料的能量密度和穩定性之間需要一個平衡，當然人們希望硅含量越高越好，這樣電池的續航能力就會越強，但這個匹配和優化的過程難以一步到位，需要反復進行調試。

先進材料及可再生能源設備領域的專家告訴 DeepTech，硅負極電池之所以能夠提高續航能力，是基于硅具有很高的理論容量。據悉，目前已知硅負極材料中最高的理論容量為 4200mAh/g，遠超石墨負極的 372mAh/g，摻入硅的硅碳負極材料容量可達到 400-650mAh/g 的水平，因此電池能量密度可得到進一步提高。

目前在市面上，大部分電池企業的負極材料都已經添加了硅，并逐漸提高硅的含量。或許將來量變能夠引起質的飛躍，硅碳負極電池能夠達到最優性能。

燃料電池：電動汽車行業革新的下一個突破口

電動汽車從誕生至今，電池材料的創新是推動其發展的關鍵。而電池材料的創新是厚積薄發的過程，因為要平衡比能量、壽命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指標，需要人們的長期努力。

如今電動汽車在電池研發方面，一定程度上來說也已陷入了瓶頸期。市面上電動汽車中大部分都是鋰電池，因而在電池技術上并沒有發生大的革新。那么電動汽車行業下一個突破口在哪里？

歐陽明高在今年的中國電動車百人會論壇上表示，“新一代車用動力電池和氫燃料電池等電化學能源系統的產業化將是汽車動力百年來的歷史性突破。”

談及這一話題，一位可再生能源設備領域的專家也向 DeepTech 透露，他認為未來燃料電池有望兼顧“快充”與“高續航”這兩大特性。

所謂燃料電池，是一種能夠將燃料的化學能直接轉化為電能的化學裝置，它不能“儲電”而是一個“發電廠”。

氫燃料電池有很多優點：

首先，氫燃料電池能實現真正意義上的零污染。氫燃料電池車的燃料是氫和氧，通過電化學反應，生成物也只有清潔的水，有效降低了一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、溫室氣體等能夠對環境造成污染的氣體的排放，實現真正意義的零污染。

其次，氫燃料電池車不存在續航能力不足的問題，能夠將化學能直接轉換為電能，發電效率高達 50% 以上。據悉，氫燃料電池車行駛里程可輕松達到 500-600 公里。

再者，氫燃料電池能夠實現真正意義上的快充，加注燃料的時間與傳統燃油車相差無幾。據了解，加滿燃料僅需 3-5 分鐘。

不過，氫燃料電池的成本很高，壽命也比較短。據了解，日本豐田已經可以做到使用上萬甚至是幾萬小時，而中國還只停留在幾千小時的壽命。

但即便研發難度大，也仍需要大力發展。歐陽明高在演講中提到，氫能是集中式可再生能源大規模、長周期存儲的最佳途徑。不僅能夠更加充分地利用可再生電力，氫能規模儲能的經濟性也比電池好，車下固定儲氫大概比儲電成本上大約要低一個數量級。

數據顯示，現在的商用車燃料電池發動機技術性能跟五年前相比，所有主要的性能指標都有大幅的提升，比如核心指標燃料電池壽命提升了 300%。國產燃料電池零部件的產業鏈已經建立，系統集成能力大幅增強，頭部企業正在形成。

歐陽明高透露，下一步的重點就是要使燃料電池系統成本十年內下降 80% 以上。過去十年鋰離子電池就是這樣發展的，燃料電池滯后了十年。系統成本要從 2020 年的 5000 元/千瓦下降到 2030 年的 600 元/千瓦。

“盡管當前氫燃料電池汽車發展還面臨一些挑戰，比如氫燃料產業鏈自主化程度與技術水平和燃料電池還有差距，電解綠氫技術、氫儲運技術、氫安全技術還需要改進提升，氫燃料的成本總體偏高，這是今后 5-10 年必須努力解決的。”歐陽明高說。

原文標題：深挖新能源車企“痛點”：石墨烯電池是噱頭，但快充和長續航有望兼顧｜對話專家

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責任編輯：haq