未来 3-5 年，纯电动汽车有望实现充电 5 分钟行驶 300 公里，石墨烯电池或成关键

未来 3-5 年，纯电动汽车有望实现充电 5 分钟行驶 300 公里，石墨烯电池或成关键

近年来，纯电动汽车的快充技术不断发展，“1小时充满80%电量”、“30分钟充满80%电量”、“20分钟充满80%电量”……未来3~5年，纯电动汽车仅需5分钟就能充满80%电量，可行驶300公里左右。这则消息对于电动汽车行业来说无疑是一针鸡血。实现充电5分钟就能行驶300公里，需要什么样的技术或者材料呢？相信大家多少都听说过，那就是——石墨烯电池。我们知道，电动汽车最大的弊端之一，也是很多人无法接受的，就是充电慢的问题。石墨烯的出现，将彻底改变这一现状。

什么是石墨烯电池？

石墨烯粉末

石墨烯电池并不是真正的电池，而是一种新材料超级电容器，是利用锂离子在石墨烯表面与电极之间快速、大量穿梭运动的特点研制出来的一种新能源电池。

石墨烯

石墨烯被科研人员和各大媒体誉为“新材料之王”，是人类已知的一种新型纳米材料，具有强度高、韧性好、质量轻、透光率高、导电性好等特点。集万千光子于一身的石墨烯聚合物电池，具有能量高、充电速度快等优势，而这恰恰是现今电动汽车的痛点。比如早在2015年，华为瓦特实验室就在日本第56届日本电池大会上发布了一款快充技术，这款石墨烯电池仅需5分钟就能获得高达48%的电量。更有甚者，早在2014年，西班牙一家公司就与西班牙科尔瓦多大学合作，研究出了第一款石墨烯聚合物材料电池。

锂电池

在电动汽车中，电池、电机、电控是核心，而电池则是核心中的核心。作为动力能量的来源，也是整车的动力，电池起着非常重要的作用。目前电动汽车主流的电池是锂电池，能量密度适中，技术比较成熟，制造成本也比较有优势。但是锂电池也有非常致命的弱点，安全性差，容易引起火灾；比如充电速度慢，最快也要几个小时。不仅如此，锂离子电池的内阻较高。由于锂离子电池的电解液是有机溶剂，其电导率远低于镍镉电池、镍氢电池的水系电解液。因此，锂离子电池的内阻比镍镉、镍氢电池的内阻大约大11倍。例如，直径18mm，长度50mm的单体电池的阻抗约为90mΩ。 另外，锂电池的工作电压变化很大，例如当电池放电至额定容量的80%时，镍镉电池的电压变化很小（约20%），而锂离子电池的电压变化则很大（约40%）。这对于电池供电的设备来说是一个严重的缺点，但由于锂离子电池的放电电压变化很大，因此也很容易根据这一点来检测电池的剩余电量。

新型石墨烯薄膜锂离子电池

石墨烯的由来及优势

2004年，英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯，两人共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。这是人类首次分离出石墨烯，它即将成为硅的替代品。它也被称为“黑金”，因为它是迄今为止发现的最薄、最坚固、导电性最好的纳米材料。它还几乎透明，可以完美制成透明触摸屏、光板和太阳能电池板。

石墨烯的应用前景

虽然石墨烯这两年被广泛宣传，但实际上它的发现前景仍然不太乐观，特别是在电池行业，它距离走入人们的生活可能还需要很长一段时间。

用于快速分离氧化石墨烯的电解质膜

1、商业化首要考虑的问题是成本。石墨烯在锂电池中的主要作用和传统的碳/石墨类似，一是导电剂，二是可以作为电极锂嵌入材料。但原材料价格相差数千倍。

2.工艺繁琐，后处理污染严重。石墨烯比表面积大，受其化学状态影响较大，受到批次稳定性、循环寿命等诸多微妙因素限制，生产工艺极其复杂。另外，石墨烯生产需要大量的硫酸，后处理也较为麻烦。

3、石墨烯可作为导电剂，促进快速充放电，虽然理论上可以提升倍率性能，但如果分散工艺不到位、混合不均匀，可能导致性能变差，得不偿失。

最后的想法

现阶段石墨烯电池所谓的实验成功其实是在不考虑成本的情况下，虽然这也是电池行业一个新的发展点。但如果从现在开始等待，可能要等到失去信心。而电动车电池的基本要求就三点：快充、大容量、强耐用性。石墨烯目前只满足了快充这一点。石墨烯电池真正应用于电动车行业，仍需时日。