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不絕于耳的石墨烯和鋰空氣 “新”電池技術

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-01-17  來源:popev電動車網  作者:POPEV  瀏覽次數:1133
猴年歲末,時間已經進入了2017年。動力電池技術相比前兩年,似乎“亮點”要少的多。各種電池技術的“突破”也未洶涌襲來。“石墨烯電池”除了華為的新聞外,也沒有什么太新的報道。也許到了總結一下的時候了。我不再想一一點評各種技術了,只是想說說對各類新技術總的看法。

關鍵詞:華為X電池X石墨烯

當華為這個名字,與石墨烯和電池同時出現時,可能就不由人不聯想到,石墨烯電池終于問世了。各種媒體上諸如“華為開啟石墨烯時代”這類的標題黨比比皆是,隨便轉發,閱讀量就有10W+。但是如果看看華為發布的視頻,可以清晰地看出,石墨烯只是用在了電池散熱上,而與電極材料沒什么關系。

不絕于耳的石墨烯和鋰空氣 “新”電池技術

石墨烯這個話題,我想多說幾句。曾經看過一篇文章,文章稱我國已成為世界石墨烯頭號研發和產業化強國。截止2016年8月份,我國從事石墨烯研發、生產和應用的企業超過400家,占全球石墨烯企業的四分之三,技術專利方面,石墨烯專利申請占全球的三分之一。說實話,看到這個數字,我也很驕傲。是不是中國在石墨烯技術上真的逆襲了呢?

專利雖多,學術論文也不少,但是這些專利和論文,被引用的次數極低,說明這些專利在質量上普遍不高。因此,在石墨烯這個領域上,我們仍沒有逃脫大而不強的命運。作為一個人口大國,基數大,做大并不難,但是做強,就需要努力了。

不絕于耳的石墨烯和鋰空氣 “新”電池技術

再說石墨烯這種材料,不論是力學性質,熱學性質,光學性質還是電導率,石墨烯的性能都出類拔萃。如果評價石墨烯為“材料之王”,我覺得也不能說錯誤。可石墨烯雖然有“王者的風范”,也有“王者的尊貴”。制造難度大,成本也非常高。如果某個企業,能生產出個把公斤,可能已經是個很大的數字了。而某些公司,動輒幾百噸的產量,就有點扯了。什么氧化石墨烯,石墨烯微片,石墨烯粉末,我覺得充其量只能算是改性的石墨。因為石墨烯是個很“石墨烯”的材料,單層性質很強,但是落個三五層,那些神奇的性質就退化的不少了,如果落個十幾層,基本也就是石墨了,成本也就從1克幾千塊變成幾塊錢了。而且石墨烯由于是納米材料,納米材料對人身體多是有害的。石墨烯對人身體的毒性,目前已經明確了。所以這也注定不會有什么“石墨烯襪子”這樣的神奇產品。

所以石墨烯雖是“材料之王”,但是絕對不是萬能材料。成本和工藝上,都會讓應用非常受限。所以筆者認為,真正的石墨烯電池,是不存在的。但是摻雜石墨烯的鋰離子電池也許可能被生產出來。但是動力電池成本如此敏感的今天,嚷嚷著用石墨烯提高身價,又有幾個會真正應用這種材料呢。

以上,就是我對石墨烯技術的總結,不局限于電池技術。幫助大家在看到石墨烯的新技術時,做一個判斷。

關鍵詞:新技術X突破X電池

作為電池技術的從業者,說實話,不論是什么:“充電幾分鐘,行駛1000公里”,“還是什么能量密度提升多少倍”,除了少數媒體的誤讀和添油加醋外,我相信都并非空穴來風。

比如說鋰空氣電池。這種電池的概念在1976年被提出,這種電池,理論能量密度超過3000Wh/kg,鈷酸鋰電池理論能量密度的十倍。而成本,每度電的費用,只有鋰電池的四分之一。

不絕于耳的石墨烯和鋰空氣 “新”電池技術

百度2016年的電池新技術突破,鋰空氣電池技術突破就在其中,同時百度出的關鍵詞還是MIT,這就像石墨烯與華為聯姻一樣。MIT和鋰空氣電池的結合,總會讓人浮想聯翩。也許這個突破,只是來自謀篇論文,甚至只是正好這時候媒體聽說了這項電池技術而已。

不絕于耳的石墨烯和鋰空氣 “新”電池技術

鋰空氣電池到底如何。首先說到空氣,就必須要加催化劑,這點可以參考燃料電池。談到催化劑,就有貴金屬和普通催化劑之分。貴金屬催化劑自然會讓應用受限,而普通催化劑,又很難長壽命的使用。即使用貴金屬催化劑,充放電的可能性能上,還有進一步研究的必要。同時,由于正極可以使用來自于空氣中的氧氣,如果電解液從負極滲漏到正極,很可能讓電解液直接泄漏到環境當中。相反,如果正極的空氣中的氧氣或者二氧化碳進入負極,也會和鋰發生反應,輕則電池失效,重則有安全危險。所以這些有突破的技術,距離應用,還很遠,只是實驗室的原型性技術。

綜上所述,從鋰空氣電池技術,再看看那些層出不窮的新技術。這些往往是來自于實驗室,可能是某一實驗環境下特定的實驗結果,也可能是根據某些實驗數據的演算,甚至只是估計或者假設。這就是我對這類報道的綜合判斷。可能會比較武斷,但是到目前為止,仍未有漏網之魚。雖然這只是科學與技術的差別,雖然科技兩詞聯用顯得親密無間,但是不論是科學與技術之間,還是技術與產品之間,都存在著一道鴻溝。從科學原理到一個實驗室的樣機,并不難,我管此時的樣機叫原理型樣機,如果這種電池能驗證原理,科學家和博士們就會很開心的發表論文了,如果這種原理型電池樣機還有比較好的功率表現,那么基本上就可以“放衛星”了。但是這個原理型樣機到真正的產品,可能要走上十年甚至二十年的路。可能有人會說,有些電池已經經歷了好幾十年了,但是這幾十年中,這種電池的狀態,可能只是停滯。所以,從科學到技術,再從技術到產品,這兩道鴻溝,要邁過去,并不那么容易。

對于新技術,新標題黨,筆者認為大可以這種態度來看,它只代表一種可能。

關鍵詞:鋰電池X燃料電池X?

鋰電池是現在的主流技術,不論是電動汽車合適儲能市場,鋰電池的勢頭都很勁。燃料電池,隨著豐田的推廣,也逐漸被人們認識。國家也有相關的政策,可是對電池的能量密度及各種指標開始規定。準入門檻提高了,必然會擋住牛鬼蛇神,但是如果因此而形成了壟斷,也會對技術創新起到阻礙的作用。因為筆者認為,鋰電池對于新能源汽車,只是“過度技術”。雖然這種唱衰鋰電池的論調一直就有,但是到現在,市場上讓沒有哪種新技術,可以大規模的替代鋰電池。如果國家的政策優勢,都給了有實力的鋰電池企業,他們會不會“自毀長城”,致力于下一代電池技術的開發呢?

燃料電池技術相當古老,在我之前寫得文章中,不止一次闡述了我對這種技術的觀點。相比當前的鋰電池,燃料電池更像是一種未來技術。所謂未來技術,起碼有兩層意思,第一,當前不方便大規模推廣,第二,未來有成為主流技術的潛質。所以對于燃料電池技術,我覺得它在日本小范圍的去發展和推廣,沒什么問題,但是如果全世界范圍內去發展,我們仍需要去等。

對于現有技術,我覺得不妨設定一個小目標,實現了再說下一步。而對于下一代電池技術,到底是什么?估計沒有人答得出來。不論誰說是什么,都是一家之言,除了引起口舌之爭,估計也不會產生什么有價值的東西。但是我相信,老技術加上新需求會有新應用,新應用會催生老技術所達不到的新需求。需求和技術交織在一起,自然會有水到渠成之時。這便是新電池技術誕生最可能的契機。如果燃料電池的催化劑技術發展了,自然也就會帶動前文提到的鋰空氣電池的進步。而燃料電池如果普及了,那么適用于鋰空氣電池的空氣壓縮機也許很容易就能買得到。同樣,全釩液流電池發展了,鋅溴液流電池也會跟著受到業內的關注。但當需求不明確的時候,補貼是來助推的還是攪局的呢?

這就是我對2016~2017年的總結,希望2017年,電池技術能更加精彩。

 
 
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