2020年01月13日 | 从奔驰AVTR概念车说起，石墨烯电池有希望吗?

汽车发明者一直想着再次发明汽车。

奔驰在今年的CES展览上亮相了一款采用石墨烯电池的纯电动概念车AVTR。不过，这并不意味着石墨烯电池终于可以量产。从数年前石墨烯材料被发现开始，动力电池行业就一直希望能够利用这种材料寻求性能突破。

奔驰只是给了一种新的思路，距离实际应用还有很长一段路。

先来看看奔驰AVTR上的石墨烯电池。汽车业界一致认为，这是奔驰在动力电池上实现的技术突破，石墨烯终于可以在动力电池上发光发热了。不过，奔驰并没有直接用「石墨烯电池」这个词，在AVTR上描述的是「以石墨烯为基础的有机电池化学原料打造的电池组」，表达非常严谨。石墨烯的主要作用是取代金属和稀土，最终整个电池能够实现完全的有机可降解。也就是说，石墨烯在这款动力电池里的关键作用并不是提升性能。

 按照奔驰的介绍，AVTR概念车搭载的是110kWh电池包，能够做到700公里续航。这样的性能参数对比当下主流的动力电池，似乎也没有太大突破。以蔚来新近发布的电池为例，100kWh电池包在EC6上已经可以做到最大续航615公里，这是一辆SUV的水平。而考虑到奔驰AVTR的跑车造型和诸多动力学设计细节，110kWh电池包做到700公里以上的续航，难度不大。不过，奔驰同时也提到了这款电池能够在15分钟内充满，这恰恰是石墨烯在电池应用上的最大贡献。

奔驰没有明确用石墨烯电池这个词，甚至奔驰介绍这款石墨烯电池的时候只是强调了「有机」，那么AVTR概念车是不是石墨烯电池走向实际应用的开端?石墨烯让动力电动性能大飞跃的愿景会不会又一次落空?

上一次给予我们希望的是初创公司Fisker的石墨烯固态电池。按照计划，Fisker EMotion概念车将会采用石墨烯电池，这是Fisker在2016年与创业公司Nanotech Energy Inc.成立合资公司Fisker Nanotech的主要研发方向。如果一切顺利，石墨烯电池可以让Fisker Emotion实现最大续航643公里、9分钟补充近200公里续航。虽然以2019年的发展进程来看不算什么，但时间回到2016年，是石墨烯电池给过我们希望。

后来石墨烯电池被认为是骗局，其中一个证据就是Fisker合资公司的倒闭，Fisker转而与LG合作生产MCN电池，这在后来成为了高端电动车的选择。至于Fisker在今年CES以Fisker Ocean的名字展出了另一款更主流的纯电动SUV，这就是另一个故事了。

2010年诺贝尔物理奖给了两位发现石墨烯的科学家，当他们成功从石墨中分离出这种万能物质之后，就被认为是电池的希望。自此之后，电池行业没有放弃过对石墨烯电池的研发和尝试。

石墨烯具有导热系数高、电阻小的特点，当石墨烯成为阳极镶嵌锂离子，能够发挥极优秀的导电性，而作为动力电池的活性材料，能将传统锂电池的容量提升两倍以上。如果石墨烯能够顺利应用在动力电池上，那么如今电动车最大的拖累——续航里程和充电时间，都能够被彻底解决。

比如，2014年西班牙一家石墨烯创业公司就曾经研发出一款石墨烯聚合材料电池，能够提供最高1000公里的续航里程，而且充电时间只需要8分钟。这是当前三元锂电池电芯技术发展和大功率充电都无法实现的高度。

至于奔驰AVTR概念车并没有特别强调相关的性能提升，或者没有达到石墨烯电池该有的高度，可以认为，石墨烯在这款新型电池中的应用，还没有明显放在提升性能的地方。

实际上，石墨烯在电池上的应用多次被尝试但始终没能真正量产甚至被一度辟谣，很重要的一个原因是实际效果难以被确认，并且需要极高的造价。石墨烯加入到电池内，无论是作为导电剂还是活性材料，目前行业内尚没有明确的实际应用的数据，更多的只是理论上的性能提升。而在性能提示方面，自诺奖之后电池行业一直有争论，石墨烯用于电池负极材料更多的作用是提高充电效率，而对能量密度提升作用不明显，甚至如果石墨烯应用在超级电容而不是锂电池领域，能量密度反而是开历史倒车。

至于另一个更为实际的原因，造价。数年前石墨烯的成本价以克计算，这与锂电池中的重要材料石墨之间有高达数百倍的价差，如果用在一款电动车的电池上，光是石墨烯的价格就没多少产品可以承担。而以2018年的价格来计算，高纯度石墨烯的售价仍旧高达上千元，产量和造价远无法实现大规模商用。

当然，并不是只有汽车行业盯着石墨烯这个「宝藏」。手机行业同样希望能依靠石墨烯突破电池的续航能力。不久前华为曾经「被透露」即将发布的P40会采用石墨烯电池，45分钟充满5000毫安电池，不过很快这则消息就被辟谣了。原因还是石墨烯电池技术和商业化未成熟等等。2015年，华为也曾发布一项使用石墨烯散热的电池快充技术，5分钟能为3000毫安电池充电48%，但多年来这仍旧是实验阶段。

如此看来，奔驰AVTR概念车采用的石墨烯技术也远远没到真正「石墨烯电池」的模样，但在石墨烯电池算不算骗局的声音之外，奔驰至少给出了另一套思路——有机、环保。

且不论这款电池15分钟充满的可行性以及配套的大功率充电方案，奔驰提到了，这款电池采用的是基于石墨烯的有机电池化学原料，以取代了目前市面上常规电池采用的稀土和金属材质。这样的介绍仍旧非常模糊，石墨烯在里面充当的角色未被明确介绍。唯一可以得到肯定的是，这款造价不菲的新型电池很难在短期内看到量产雏形。

不过，它也许能够为动力电池的去向指出一条路。电动汽车经历了多年发展，已经到了要面对淘汰和回收问题的时候。主流方案是将淘汰的动力电池回收利用到梯次回收储能，比如日本正在积极发展的，正是电动车电池回收利用于家庭供电。

即便无法利用到储能，动力电池拆解后仍有大量可回收再利用的金属材料，加工处理后甚至可以再次用于电池行业。否则，动力电池的不恰当处理将是对环境的极大污染与伤害。不过，动力电池的回收再利用又是一个仍需补贴的新行业。

奔驰AVTR概念车讲的是未来。它宣称这款新型动力电池可完全被降解，属于有机电池，这是否意味着，当它再次利用在梯次回收储能之后，也可以被毫无负担、不需额外花费地合理处理?这算不算动力电池最好的归宿?

结合这款概念车里包括内饰等大量有机化学材质的运用，奔驰应该是在向我们勾勒一个环保的汽车未来。至于被外界讨论已久的、理想中的石墨烯电池，还没有到来。

汽车发明者不仅想再次发明汽车，还认为自己有责任让汽车造福于人类，造福于地球。