石墨烯應(yīng)用成動力電池企業(yè)制勝點
近日，由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、青島國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)聯(lián)合主辦的2016中國國際石墨烯創(chuàng)新大會在山東青島國際會展中心舉行，動力電池石墨烯材料應(yīng)用技術(shù)成為大會關(guān)注的焦點之一。
“石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性能，決定了其在動力電池領(lǐng)域大有作為。”將在明年實現(xiàn)應(yīng)用石墨烯材料的動力電池小批量生產(chǎn)的奧冠集團董事長孟繁友告訴本報記者，動力電池是新能源領(lǐng)域的一項主要產(chǎn)品，其性能提升事關(guān)我國電動汽車、電動大巴等環(huán)保產(chǎn)品的推廣應(yīng)用進程。
“石墨烯材料與傳統(tǒng)電池材料混合，能夠顯著提升電池充放電、循環(huán)壽命等，助力我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展，這也是世界各國動力電池企業(yè)在新一輪市場競爭中的制勝點。”但孟繁友同時表示，真正實現(xiàn)石墨烯材料對動力電池的最大效能改進，還有一段路要走。
石墨烯應(yīng)用是動力電池行業(yè)研究熱點
我國動力電池技術(shù)已達到國際同等先進水平。“我國很多中型電池企業(yè)基本都具備了國際研發(fā)實力。例如，奧冠的研發(fā)團隊在德國，所研發(fā)課題基本都是與德國同步開展的研究。”孟繁友介紹，德國電池技術(shù)幾乎是國際電池技術(shù)的最高點。目前，德國電池行業(yè)正努力研發(fā)石墨烯應(yīng)用技術(shù)，這也是世界各國電池行業(yè)的研究熱點。
“當(dāng)前，我國有關(guān)石墨烯應(yīng)用的研究成果、研究水平絲毫不遜于英國、澳大利亞等國家。”他認(rèn)為，在新一輪的市場競爭中，石墨烯應(yīng)用技術(shù)或成為世界各國動力電池企業(yè)制勝的關(guān)鍵點。
“在當(dāng)前的平均生產(chǎn)水平下，石墨烯材料可以將動力電池導(dǎo)電性能提升約20%、循環(huán)壽命提升20%~30%。如此，動力電池將更加適用于電動汽車領(lǐng)域。”孟繁友說，應(yīng)用石墨烯之后，動力電池可以在20分鐘內(nèi)充滿80%的電。他解釋，這是因為，石墨烯能夠克服電阻阻抗，使電流更加暢通地導(dǎo)入電池活性物質(zhì)，從而縮短電池充電時間，增加電池循環(huán)壽命。
“應(yīng)用石墨烯材料會增加7%~8%的生產(chǎn)成本，增加約20%的銷售價格。”孟繁友表示，對于規(guī)模企業(yè)來講，這一成本增加比例并不算多。他強調(diào)，用戶特別重視追求動力電池的穩(wěn)定性和功率提升，在導(dǎo)電性能提升20%的情況下，用戶并不認(rèn)為新產(chǎn)品價格高。
孟繁友介紹，當(dāng)前，公司生產(chǎn)的應(yīng)用石墨烯材料的動力電池已經(jīng)在北京、江蘇宿遷、山東德州等地試運行。明年9月，公司就能夠?qū)⒃摦a(chǎn)品小批量地應(yīng)用到電動汽車領(lǐng)域。“不過，具體推進活動還需要視產(chǎn)品在這一年內(nèi)的實際運行曲線、安全性能等情況而定。”他表示。
石墨烯應(yīng)用效果與預(yù)期有差距
石墨烯材料應(yīng)用不可能一蹴而就。目前，石墨烯應(yīng)用效果與預(yù)期還有差距，還需要繼續(xù)攻關(guān)。
“首先，加入多少量的石墨烯材料才能實現(xiàn)最高的產(chǎn)品性價比，有待進一步研究。”孟繁友表示，將一定量的傳統(tǒng)電池材料與一定量的石墨烯混合后，電池的導(dǎo)電性能會提升到一個上限。理論上講，傳統(tǒng)電池材料與石墨烯都是碳，多加入石墨烯不會對電池本身產(chǎn)生負(fù)面影響。“但由于性能提升有上限，多用石墨烯只會毫無意義地增加生產(chǎn)成本。”他強調(diào)，業(yè)內(nèi)需要進一步探索傳統(tǒng)電池材料與石墨烯最佳的混合比例，以實現(xiàn)最高的產(chǎn)品性價比。
“另外，石墨烯材料應(yīng)用也對傳統(tǒng)電池生產(chǎn)工藝、流程提出了挑戰(zhàn)。”孟繁友說，石墨烯只有在真空環(huán)境中才能比較均勻地混合。但即便是在真空環(huán)境中混合，新產(chǎn)品也只能達到近20分鐘充滿電、提升約20%循環(huán)壽命的效果，與理論預(yù)期的10分鐘充滿電、提升50%以上循環(huán)壽命的目標(biāo)還有差距。
“石墨烯應(yīng)用技術(shù)、工藝需要進一步完善、提升。”孟繁友表示，不僅如此，不同類型的動力電池應(yīng)用石墨烯材料的加工工藝也需要不斷細(xì)化研究。他說，以奧冠生產(chǎn)的膠體電池、磷酸鐵鋰電池為例，兩者應(yīng)用石墨烯材料的運行工藝有很大不同。
市場對應(yīng)用石墨烯材料的動力電池要求越來越高。“除了要求快充快放，還要求其具備更強的環(huán)境適應(yīng)性。”孟繁友說，其有客戶提出，希望產(chǎn)品能夠在零下20攝氏度和60攝氏度的環(huán)境下工作，我們正就此作新一輪的技術(shù)攻關(guān)。
孟繁友還表示，當(dāng)前，但凡有規(guī)模的企業(yè)都進入了石墨烯應(yīng)用研發(fā)領(lǐng)域，但絕大多數(shù)是停留在實驗室階段。“即便有企業(yè)生產(chǎn)出產(chǎn)品，但對于石墨烯在哪些方面提升了產(chǎn)品性能、具體提升了多少等，企業(yè)無法提供有效數(shù)據(jù)。”孟繁友說，雖然多層石墨烯能夠滿足當(dāng)前市場對動力電池性能提升的需求，但對于動力電池來說，石墨烯顆粒越細(xì)膩、用量越小，其導(dǎo)電性能提升效果就越好。因此，他更希望應(yīng)用單層石墨烯。
“然而，在我國當(dāng)前現(xiàn)有的制造裝備水平下，并無法保證供給單層石墨烯。”他表示，應(yīng)用石墨烯材料的動力電池技術(shù)發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。
朱先生