石墨烯超級電池石墨烯超級電池與比亞迪

更新：2023-09-21 14:50:33 高考升學網

最，比亞迪磷酸鐵錳鋰的技術被津津樂道。國家知識產權局的專利查詢系統中，還能查到一個比亞迪公司注冊的專利，將磷酸鐵錳鋰與石墨烯雙劍合璧，看起來頗為厲害。一向后知后覺的筆者，還在網上百度了一下相關的文章。找到了一篇轉載率很高的文章，題目筆者就不說了，其中有這么一句話：“據悉，比亞迪研發的新磷酸鐵錳鋰電池技術可以將電池組容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水已經達到三元材料的密度。”

看到這句話時，不禁感嘆，電池組容量這個詞用的太妙了，讓人挑不出毛病了。為什么這么說呢，筆者無聊之際，做了一組簡單的計算：

磷酸鐵鋰理論比容量170mAh/g，放電臺3.4V，材料能量密度是578Wh/kg；磷酸錳鋰理論比容量為171mAh/g，放電臺4.1V，材料能量密度是701Wh/kg，比前者高21%。從容量上看，兩種材料的容量基本類似，差別只是后者有更高的放電電壓臺，照此來看，電池的能量密度應該能有20%的提高。當前比亞迪的磷酸鐵鋰電池的能量密度約是130Wh/kg，那么磷酸鐵錳鋰的電池理所當然的能達到156Wh/kg，謙虛點說，確實能到150Wh/kg。

磷酸鐵鋰電池

那么90Wh/kg的出處呢，筆者看有人評論說這是比亞迪以前的產品參數。乍一看，筆者也這么覺得。但是推敲之后，覺得有點不對勁。除了特斯拉直接使用18650電池以外，一般電動汽車的電池都是將電池成組使用的，也就是常說的Pack。那么按照當前的產品規格，電芯能量密度在130Wh/kg的話，成組后90Wh/kg的能力密度還是靠譜的。因此筆者認為，這90Wh/kg指的是當下比亞迪電池組的能量密度，而后面的150Wh/kg指的是比亞迪新材料電芯的能量密度，只是后面定語省略了。這樣的文字游戲之下，讓人有能量密度提升了60%的錯覺，也會讓人感覺使用了新的電芯，續航里程可能有翻倍的增加……

這讓筆者聯想起2007年比亞迪“鐵電池”問世時的情景，舊事不提，雖然技術的包裝是可以的，但是偷換概念的炒作就有點讓人不大舒服。

盡管如此，比亞迪些年在知識產權的建樹還是值得肯定的。專利數也是國內電池企業中的佼佼者。對國外企業的起訴，敢于應訴甚至勝訴，也讓比亞迪在業內名噪一時。以這個新型磷酸鐵錳鋰的電池技術來說，目前正處于公示階段，相信很快就能得到授權。這個技術如何，筆者不好妄斷。但是筆者還是想以自身粗淺的認識，對這個新材料做一些思考。

首先，筆者想先要弄明白專利是什么？專利就是一個Idea，一個具有新穎性、創造性的、實用性的技術方案。而以筆者的經驗，配方形式的方案，似乎更容易形成專利。按筆者的時的一句笑談：“大部分專利和產品之間關系很密切，距離很遙遠�！北Ｊ氐闹v，一個Idea，在實驗室實施成功，就完全可以去申請專利。因此，專利很重要，它代表著方向。目前這個技術處于實驗室階段、中試放大階段、試生產階段還是批量生產階段，除了比亞迪自己，別人無從得知。希望相關產品盡快上市，也讓人們一探究竟吧。

其次，在比亞迪的專利里，已經被“妖魔化”的石墨烯又出現了。似乎加入了石墨烯，電池的各項指標都會提升。筆者說說自己對這種材料的理解。通俗的說，石墨烯作為一種新型的二維材料，其特點是有較大的比表面積。這就意味著，使用這種材料后，發生電化學反應的區域增加了，換言之，可以同時有更多的電解質發生電化學反應，此時從電池表觀上看，就是電池能使用更大的電流充放電。也就是電池的功率特性增加了。所以很多使用石墨烯材料的超級電池的報道，最大特點是快速充放電。由于石墨烯比表面積大，相對的，其密度較其他材料也偏低些，我們知道電池的能量密度與材料的壓實密度有很大的關系。因此使用石墨烯后，電池的能量密度不僅很難提升，在使用量較大的情況下，其能量密度可能還會有所下降。當然，筆者相信，肯定有技術手段去權衡功率和能量的矛盾，但是從原理來看，石墨烯不是萬能的，除了他自身有很多問題需要解決以外，它的使用效果，也是一把雙刃劍。

再次，這種新材料應該可以對電池性能有所提升。以目前筆者掌握的資料來看，最樂觀的估計，可能能量密度可以提升20%左右。進步是必須值得肯定的，但是與市場的要求還是有一定距離的。其實筆者覺得更應該關注的是，加入錳以后，產品的成本是否上升，一致性是否可以保證，循環壽命是否有影響這一類現實的問題，相比那點能量密度而言，可能更為重要。好的材料，要讓用戶充分體驗后，才會覺得好，但是如果因為成本和安全問題，連用的人都沒有，這個“好”的意義何在呢？這就如同一場足球賽，你如果想射門，前提你要先拿到上場的資格才可以。

最后，筆者想談談自己對電池的理解。電極材料對電池來說，非常重要�？梢哉f是電池的心臟。但是不是說光有一個好心臟，就可以解決所有的問題呢？想來答案肯定是否定的。電池雖小，五臟俱全。電極材料僅僅是電池的關鍵材料之一。同時，好的配方，也要有好的工藝去實現。就算單體好了，串并聯之后的性能又如何呢？成組的性能很大程度不是單體本身來決定的，而是單體的一致性來決定的。

一天，和一個同事閑聊這個磷酸鐵錳鋰的前景時，筆者笑談：能提升多少呢？別說磷酸鐵錳鋰，就算把鐵都換成錳，變成磷酸錳鋰，性能也就那樣了吧！可能這么說非常武斷，但是這種復合材料最好的效果是彌補單一材料的致命缺陷，而很難放大單一材料的優勢。

回到文章的原點，“比亞迪研發的新磷酸鐵錳鋰電池技術可以將電池組容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水已經達到三元材料的密度�！比牧现猿蔀槲磥淼臒衢T，是未來有望在較低的成本下達到鈷酸鋰的性能。磷酸鐵錳鋰能達到的也只是目前三元材料的性能指標。筆者突然覺得這是一個很有趣的提法，有點像《射雕英雄傳》里的裘千仞，成天說自己天下第一，但是“五絕”何時把他當回事過？比較者是現實，被比較者則是未來的方向。筆者YY一下，也許這句對比，也是比亞迪默許了三元材料在未來更有希望吧。也許有朝一日，比亞迪也會發布自己的三元材料吧。

以上，就是筆者對這個技術拙劣的思考，與大家分享