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【锂电名人堂|雷洪钧博士专栏】老张信口开河"充电10分钟,电动汽车跑1000公里"?
来源:起点锂电大数据 发布时间:2018-11-09

老张何许人也?见图1。

老张信口开河说了什么值得讨论的事?老张在电视台做科普节目,从画面上是讲《中国制造》。

老张在舞台中央,神采奕奕,观众席上,有常见的中央电台不同频道的当家主持人,听得入神。老张介绍新能源汽车时说,石墨烯电池的电动汽车,充电10分钟,可以跑1000公里。笔者作为这个领域中专业的工程师,理解老张的信口开河。这个不怪老张,老张是从事军事研究的,他不是电动汽车专家,更不是动力电池专家。他后面有团队在做支持,只是科普的代言人而已。但是老张作为名人,影响力很大。笔者认为,专家跨界做研究是可以的,但是做科普还需要请专业人来做,才能靠谱和稳妥,不能把科幻当科普。

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一、电动汽车续航力长短,与充电快慢无关

这个很好理解:传统汽车续航长短,与油箱容积大小是成线性关系,油箱容积越大,可以加油越多;油越多,汽车续航越长。这里给跟加油站的加油速度没有直接关联。同理,电动汽车续航长短,与电池容量有关系,跟充电速度没有关系。

换一句话说,“充电10分钟,电动汽车跑1000公里”,这句话在逻辑上是错的。但是这句话,已经很流行。做科普节目,理应将其讲清楚。老张却把这个当“科普知识”,在电视台传播了。

动力电池的容量不是容积的概念,容积是个物理概念,即体积大小,而动力电池容量是电化学的概念。随着动力电池比能量的提升,电池包的体积会越来越小,反而能使电动汽车续航越来越长。

电池容量这个概念,科普比较困难,一般人比较容易接受是,车载电量越多,电动汽车续航越长。电量与油量概念比较接近,车载电量(油量)越多,汽车续航越长。这个说法符合逻辑。

二、什么是石墨烯,在动力电池结构中是什么位置?

目前研究表明,石墨烯可以直接作为锂离子电池负极材料。石墨烯直接储锂的优点有:  

①高比容量:锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入−脱嵌,比容量可达700~2000 mAh/g;

②高充放电速率:多层石墨烯材料的层间距,要明显大于石墨的层间距,更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌;

③石墨烯负极的容量有540 mA·h/g左右;

④其表面大量的含氧基团充放电过程中,分解或与Li+发生反应造成,会造成电池容量的衰减,其倍率性能也受到较大影响。  

石墨烯在目前动力电池中,还没有得到有效利用。石墨烯是一种材料,但是石墨烯用于动力电池负极,是不是可以提高动力电池容量?是不是可以提高充电速度?这个还科学探索之中。

显然,老张做在“科幻”,而不在做科普。

三、假设石墨烯应用成功,充10分钟汽车能续航1000公里?

前面已经介绍,汽车续航长短是车载电量的函数,即车载电量越多,汽车续航越长。这个要求石墨烯,不仅要有助于动力电池比能量的大幅提升,还要有助于动力电池充电倍率的提高。对动力电池而已,提高比能量与提高充电倍率的是矛盾的。比如快充电池,其比能量比较低,有钛酸锂电池为证。提高动力电池比能量取决正极材料,石墨烯是负极材料,对提高电池比能量处于从属地位。目前三元材料是正极材料。或者说,提高动力电池比能量,要攻关的是正极材料,而石墨烯做不了正极材料。

所以说,石墨烯应用成功,充10分钟汽车能续航1000公里,在科学原理上行不通。

四、续航1000公里的电动汽车,充10分钟充电,能做得位吗?

随着动力电池比能量的提升,目前三元电池动力的乘用车已实现了500公里的续航里程,不久的将来,会出现续航1000公里的电动汽车。高续航的电动汽车是不是需要靠石墨烯做负极的电池来支撑?目前行业内,还没有涉及到这个话题。

一定规格的汽车,其耗能基本上有一个范围,高水平在低点,低水平在高点,取平均值较为合适。以东风风神纯E70电动汽车为例,所搭载宁德时代的镍钴锰酸锂高能量密度动力电池,续航504公里,电量容量为49.1kwh,百公里能耗低至14kwh。快充模式下30分钟内可充至80%,慢充模式下6-8个小时,可充至满电状态。

如果将东风风神纯E70电动汽车提升到续航1000公里,电量容量必须要到100kwh。假设动力电池能接受更大电流充电,要实现快充模式下30分钟内,充至80%的水平,必须要在目前的充电机的基础上,再提升1倍的功率。

如果要实现快充模式下,提升10分钟内,可充至80%的水平,充电机功率还要加大,有关充电设施必须同时提升等级。要说明的是,这跟石墨烯电池已经没有关系了,这是充电基础建设方面的工作了。

一句话,老张在信口开河。做科普不是做科幻。老张背后的团队,不能害老张。我担心老张会成为下一个“于丹”老师,比较危险。

注:本文作者雷洪钧博士为扬子江汽车公司高级工程师,中科智能网联汽车科学院院长,中国新能源企业家俱乐部专家委员会主任(为12月份的“2018中国新能源企业家俱乐部(SNEC)年会”提供支持)



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关键词标签:锂电名人堂|雷洪钧博士专栏|电动汽车

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