刚刚迈入 2021 年，车企竞争就迎来了新高度。

一月中旬，蔚来、上汽智己、广汽埃安陆续公布，将推出续航里程跨越 1000 千米的电动汽车，高调公布将进入长续航赛道。不但如此，广汽埃安还称其研发了一款石墨烯基快充电池，8 分钟便可布满 80% 的电量，很多人对其真实性发生了思疑。

中国科学院院士、汽车平安与节能国家重点实验室主任欧阳明高也称，“假如某一位说他的车既能跑一千千米，又能几分钟充完电，还特别地平安，而且本钱还很是低，那大师不用相信，由于这在今朝是不成能同时到达的。”

图｜来源：Pixabay

对此，广汽团体暗示，石墨烯基电池针对“快充”，硅负极电池针对“长续航”，两者是两种分歧的技术。虽然如此，我们依然可以感受到车企对于“快充”以及“长续航”能力的执着，背后体现的是企业对于技术创新上的焦虑，也是其痛点所在。

国家电动乘用车技术创新同盟技术委员会主任王秉刚在接管时代周报记者采访时评价道，“车企之所以会发生这种焦虑、攀比，主要是自身人为造成。”“今朝新能源汽车具有一定的适用范围，主要以城市内部为主，大部分车型能够做到 400、500 千米的续航，实在就足够了。”

回到技术问题，车企所宣传的石墨烯基电池是如何到达“快充”，硅负极电池又为何能提供长续航能力？本文将从技术角度深度挖掘新能源车企的痛点，探讨电动行业的未来。

当石墨烯遇上电池，其噱头远大于价值

广汽埃安称其研发的石墨烯基快充电池，8 分钟便可布满 80% 的电量，听起来比手机充电的速度还要快很多，可消费者真的需要充电这么快吗？

这里提到一个“石墨烯基电池”的概念，需要留意的是，它并不等于石墨烯电池，而且两者相去甚远。

今朝看来，石墨烯在电池上的应用仅限于用作少量的导电剂，并未对电池的性能做出主要进献，也就是说这种以“石墨烯基”命名的电池，就已经夸大了电池中石墨烯的作用。

石墨烯是已知强度最高的纳米材料之一，它拥有杰出的导热、导电性能，电子在石墨烯中活动更快，因此用石墨烯做导电剂可以促进快充放。

图｜石墨烯概念图（来源：Pixabay）

2016 年末，华为瓦特实验室推出一款石墨烯基锂离子电池，据该实验室首席科学家李阳兴博士那时描写称，这项突破主要来自三个方面：在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分化；电池正极选用改性的大单晶三元材料，进步材料的热稳定性；同时，采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与情况间的高效散热。

在李阳兴的描写中，石墨烯被放到了第三位，其对锂电池的进献水平显而易见。

鉴于石墨烯具有优良的导电性能，它更适适用来制备电容。电容与电池的原理和用处均分歧，电容只是用来存储电荷，充放电都在瞬间完成；而电池是用来贮存电能的，涉及到电能与化学能之间的相互转化，这些也是电容无法完成的。

因此，加入了石墨烯的锂电池，往往城市提到快充放的特点，而事实上在电池容量/能量上的提升却微乎其微。

固然，除了作为导电剂，石墨烯理论上也可以作为负极电极材料。但专业人士指出，假如用石墨烯做负极，不但效率很低，在性能上还不如直接用硅。抛去技术问题，在本钱上石墨烯与传统导电炭黑或石墨相比也是天差地别。

中国科学院山西煤炭化学研究所研究员陈成猛向 DeepTech 透露，石墨烯材料自 2011 年起成为学术研究的热门，但同时其资本炒作也不竭升级，直到近两年才渐渐降温。今朝，石墨烯产业刚刚进入发展的理性轨道，在电池导电剂和导热材料等个体范畴有实际的应用突破。在锂离子电池范畴，石墨烯今朝仅作为辅助性的填料使用，在主体材料或电化学体系没有技术突破的情况下，其应用仅可改良储电部分性能，但效果远达不到“倾覆”的水平，将这类电池称为“石墨烯电池”也是不科学的。

所以在业内助士看来，真正意义上的“石墨烯电池”还不存在。

一位先进材料及可再生能源设备范畴的专家告诉 DeepTech，真正的石墨烯电池能对电池性能进行革新，但市面上真正的石墨烯产物不多，大部分只是噱头。若要制备石墨烯电池，条件在于下降能耗和进步质量把控。

总而言之，今朝石墨烯在电池应用上还停留在导电剂的阶段，它简直可以提升电池性能，但还谈不上革命性改变。

电动汽车中“快充”与“长续航”两个指标孰轻孰重？

据领会，广汽埃安称其最新石墨烯基电池具有 6C 快充能力，连系 600A 高功率超充设备，最快 8 分钟可充电 80%。

这里的 C 指的是电池充放电能力的倍率，比如 1C 就是一小时布满电，2C 就是半小时布满电，6C 即 10 分钟就能布满。

那末对于电动汽车来说，快充真的有需要吗？确实有需要，但眼下还是续航能力更重要，究竟很大一部分城市的充电设备依然较少。

据中国电动充电根本设施促进同盟发布的数据，截止 2020 年 9 月，全国充电根本设施（公共+私人）累计数量为 141.8 万台。从地域来看，公共充电根本设施扶植区域较为集中的特点依然存在。广东、上海、江苏、北京、浙江、山东、安徽、河北、湖北、河南这 Top 10 地域扶植的公共充电根本设施占比达 70% 以上。其他城市的充电桩普及率依然较低。

（来源：Pixabay）

这时电动车的续航能力就显得尤为重要。那末广汽埃安、蔚来、上汽智己所宣传的续航里程跨越 1000 千米是个什么概念？

对于燃油汽车来说，一箱油能够跑 500 千米左右，依照广汽埃安等车企的描写，其电动汽车的续航里程已经远远跨越了燃油汽车。

国家电动乘用车技术创新同盟技术委员会主任王秉刚在接管时代周报记者采访时暗示：“对于消费者来说，这种宣传实在并欠好。”

在他看来，1000 千米续航并不能作为新能源汽车的技术指标，短时间内完成充电，即使能够做到也会损耗电池，甚至存在一定的平安隐患。“抛开车辆重量、充电平安、对电池的伤害、性价比等问题，‘理论上’这三个字没有意义。1000 千米续航、几分钟快充，更像是车企的一种营销手段。”

此外，王秉刚以为今朝新能源汽车具有一定的适用范围，主要以城市内部为主，大部分车型能够做到 400-500 千米的续航就已经足够。

一直以来，电动汽车的续航能力就是业内关注的焦点问题，虽然车企之间的攀比会人为造成焦虑，但追求技术进步总是好事。

那如何才能进步电池的续航能力？广汽埃安等车企又是如何让电动汽车续航 1000 千米成为可能？

硅负极电池的改良是现阶段提升续航里程的关键

广汽埃安新能源汽车有限公司总司理古惠南暗示，“三元锂电池技术以锂为焦点，我们推出一个硅负极技术，硅负极改良了能量密度。”

他先容称，普通的三元锂电池，电芯能量密度到达 220、230wh/kg 就“了不起”了，而硅负极电池可到达 280wh/kg 以上，能大幅进步能量密度，并让续航 1000km 成为可能。

事实上，“硅负极技术”是指在碳负极电池中加入硅，硅含量的几多决议了电池能量密度的巨细，这关乎电池的续航性能。不外这项技术早已投入应用，难点在于对硅含量的把握。

以公共熟知的特斯拉电动车为例，从几年前的 Model S 和 Model X 时期起头，特斯拉就已经在石墨负极中搀杂硅材料，只不外那时硅的成份少少。到了 Model 3 阶段，硅的比例再次获得了提升，这给电池性能提升带来莫大的帮助，今朝 Model 3 的续航里程在 500-600 千米左右。

那末为何电动汽车的续航能力会成为车企的痛点呢？电池中硅的含量就那末难以把握吗？

这就要提到碳和硅的化学性质和物理性质，两者在地壳中的储量都比力丰富，化学性质也十分相近。据领会，硅基材料虽然具有很高的能量密度，却在充放电进程中存在体积膨胀的弱点；而碳质负极能量密度较低，却有着较高的稳定性。

显然，在硅碳材料的能量密度和稳定性之间需要一个平衡，固然人们希望硅含量越高越好，这样电池的续航能力就会越强，但这个匹配和优化的进程难以一步到位，需要频频进行调试。

图｜硅元素（来源：Physics World）

先进材料及可再生能源设备范畴的专家告诉 DeepTech，硅负极电池之所以能够进步续航能力，是基于硅具有很高的理论容量。据悉，今朝已知硅负极材料中最高的理论容量为 4200mAh/g，远超石墨负极的 372mAh/g，掺入硅的硅碳负极材料容量可到达 400-650mAh/g 的水平，因此电池能量密度可获得进一步进步。

今朝在市面上，大部分电池企业的负极材料都已经添加了硅，并逐渐进步硅的含量。也许未来量变能够引起质的奔腾，硅碳负极电池能够到达最优性能。

燃料电池：电动汽车行业革新的下一个突破口

电动汽车从诞生至今，电池材料的创新是推动其发展的关键。而电池材料的创新是厚积薄发的进程，由于要平衡比能量、寿命、快充、平安、本钱等相互矛盾的性能指标，需要人们的持久尽力。

如今电动汽车在电池研发方面，一定水平上来说也已陷入了瓶颈期。市面上电动汽车中大部分都是锂电池，因而在电池技术上并没有发生大的革新。那末电动汽车行业下一个突破口在哪里？

欧阳明高在今年的中国电动车百人会论坛上暗示，“新一代车用动力电池和氢燃料电池等电化学能源系统的产业化将是汽车动力百年来的历史性突破。”

谈及这一话题，一位可再生能源设备范畴的专家也向 DeepTech 透露，他以为未来燃料电池有望兼顾“快充”与“高续航”这两大特性。

图｜燃料电池原理（来源：FCHEA）

所谓燃料电池，是一种能够将燃料的化学能直接转化为电能的化学装置，它不能“储电”而是一个“发电厂”。

氢燃料电池有很多优点：

首先，氢燃料电池能实现真正意义上的零污染。氢燃料电池车的燃料是氢和氧，通过电化学反应，天生物也只有清洁的水，有效下降了一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、温室气体等能够对情况造成污染的气体的排放，实现真正意义的零污染。

其次，氢燃料电池车不存在续航能力不足的问题，能够将化学能直接转换为电能，发电效率高达 50% 以上。据悉，氢燃料电池车行驶里程可轻松到达 500-600 千米。

再者，氢燃料电池能够实现真正意义上的快充，加注燃料的时间与传统燃油车相差无几。据领会，加满燃料仅需 3-5 分钟。

不外，氢燃料电池的本钱很高，寿命也比力短。据领会，日本丰田已经可以做到使用上万甚至是几万小时，而中国还只停留在几千小时的寿命。

但即使研举事度大，也仍需要大力发展。欧阳明高在演讲中提到，氢能是集中式可再生能源大范围、长周期存储的最佳途径。不但能够加倍充实地操纵可再生电力，氢能范围储能的经济性也比电池好，车下固定储氢大要比储电本钱上大约要低一个数量级。

数据显示，现在的商用车燃料电池发动机技术性能跟五年前相比，所有主要的性能指标都有大幅的提升，比如焦点指标燃料电池寿命提升了 300%。国产燃料电池零部件的产业链已经建立，系统集成能力大幅增强，头部企业正在形成。

欧阳明高透露，下一步的重点就是要使燃料电池系统本钱十年内下降 80% 以上。过去十年锂离子电池就是这样发展的，燃料电池滞后了十年。系统本钱要从 2020 年的 5000 元/千瓦下降到 2030 年的 600 元/千瓦。

“虽然当前氢燃料电池汽车发展还面临一些挑战，比如氢燃料产业链自主化水平与技术水和蔼燃料电池还有差距，电解绿氢技术、氢储运技术、氢平安技术还需要改良提升，氢燃料的本钱总体偏高，这是此后 5-10 年必须尽力解决的。”欧阳明高说。