近年来，纯电动汽车的快充技术不断发展，“1个小时充满80%的电量”“30分钟充满80%电量”“20分钟充满80%电量”……未来的3~5年，纯电动汽车只要充电5分钟就能充满80%电量，大约能行驶300公里。
被称为“黑金”的石墨烯，在实验室的研发近年有了突破性的进展。汽车电池电芯加入石墨烯后，充放电效率会有显著的提升。专家表示，石墨烯在汽车电池上应用，填补了石墨烯高端应用的空白。而这种基于“电池+石墨烯”的快充技术不会停留在实验室，短则三年，长则五年便将走进市场，搭载在新能源汽车上。
那么，石墨烯这个被誉为“能彻底改变21世纪的黑科技”是如何运用在电池的快速充放电上？
纯电动汽车改变人们的出行，而快充则会改变现有的纯电出行模式。续航里程一直被认为是纯电动汽车最重要的指标之一，但这也许不再是唯一。“电池+石墨烯”将改变纯电的快充时间，这也将释放纯电动汽车更大的潜力。
将电池和石墨烯结合起来，是近十年才陆续开展相关的研究。据专家介绍，电池的诸多性能指标当中，能量密度排在首位，直接决定续航里程，而续航里程的长短与消费者购买意愿成正比。一开始，石墨烯电池就是奔着提升能量密度去研发的。不能说没有收获，加入石墨烯之后，电池能量密度能提升5%~10%。但再往上，难以再有突破。这与研究人员最初预期20%~30%的能量密度大相径庭。
石墨烯只是一种添加剂。石墨烯与电池的关系，就像是调味料与菜品原料之间的关系。炒菜时，放点鸡精，可以提鲜，但不能放多，放多了，菜反而不好吃了。同样道理，在提升能量密度上，起到决定作用的还是电池本体，而非石墨烯这个添加剂，不能因为电池应用了石墨烯材料，就称之为‘石墨烯电池’，更为准确的说法是‘电池+石墨烯’”。市场对石墨烯电池的追捧，已经超过其实际的技术水平，存在一定的泡沫。
新能源汽车电池快充时间的缩短，会直接改变现有的纯电出行模式：续航里程重要，但不再是唯一。纯电动汽车综合续航里程只有400公里，当电量耗尽时，找到快充电桩，5分钟就能够充满电。与汽油车2~3分钟的加油时间相比，5分钟的快充时间仍然比较长，但比起目前30~60分钟的平均快充时间，已经快上许多。
除了快速充放电，由于具备良好的导热性能，石墨烯能够提升电池的散热效果；载流子迁移率决定电导率，较快的载流子迁移率能提升元器件的工作速度；由于导电性能好，石墨烯还可以提升电池的功率密度。
目前，在汽车电池领域，锂电池仍然是霸主。而根据材料不同，还分为磷酸铁锂、钛酸铁锂以及三元锂电池。市面上几乎所有新能源汽车都内置这三类电池，无论是新能源汽车企业的翘楚特斯拉，还是当前新能源汽车领军者的比亚迪，都在这个“局”中。
随着新能源汽车的全面提速，三种技术路线之间的淘汰赛已经分出胜负，磷酸铁锂和钛酸铁锂逐渐掉队，三元锂电池单独领跑。
石墨烯的加入，尽管不能在短时间内作为单一的品类彻底颠覆锂电池。但作为一种添加剂和催化剂，还是能够改变电池领域的现有格局，让磷酸铁锂看到逆袭希望。公开资料显示，国轩高科拟将“青岛国轩年产3亿Ah高比能动力锂电池产业化项目”调整为“青岛国轩年产2Gwh高比能动力锂电池项目”。产品类型由三元电池调整为磷酸铁锂电池。在近期接受投资者的调研过程中，国轩高科更表达了自己对磷酸铁锂电池应用前景的看法，随着技术不断迭代，其认为未来磷酸铁锂市场应用空间依旧非常广阔。
在石墨烯领域，国内和国外企业采取不同的策略。国外是先投入大量资金进行基础研发，随后再寻求应用。
来自中国经济信息社发布的《2016-2017中国石墨烯发展年度报告》显示2016年以来，中国石墨烯企业爆发式增长，年新增企业超过700家，但在具体应用上，过于粗放，大材小用。石墨烯真正能够发挥作用的应该是能充分利用其“轻、薄、柔”等结构特点的场合，或在微纳芯片、光电子等核心器件里。
专家表示，石墨烯在汽车电池上应用，填补了石墨烯高端应用的空白。种种迹象表明，在“电池+石墨烯”上，中国处于世界的最前端，而广州又走在中国的前列。这不仅因为中国是全球最大汽车市场，同时也是最大新能源汽车市场，市场和消费需求摆在那里。
走出“能量密度”的误区之后，近年来石墨烯在电池实验室的研发就陆续有了进展。华为将石墨烯应用在手机电池上，主要侧重散热，发挥石墨烯优秀的导热性能。比亚迪使用石墨烯，用于提升汽车电池的功率密度。功率密度和能量密度是截然不同的指标，前者决定纯电动车百公里加速度，后者决定纯电动车的续航里程。而毛文峰和他的团队，将主要研究方向聚焦在快速充放电上，也就是提升电池的充放电速率。“不能简单地换算，但在实验室里，电池电芯加入石墨烯后，充放电效率会有显著的提升。”
当然，这其中也存在巨大的变数。变数不仅来自技术本身，还有需要进一步提升的可靠性和安全性，同时还受到其他因素掣肘，包括但不限于配套电池企业的生产水平，生产出来电池的一致性、快充充电桩和充电网络的硬件支撑、电池管理系统、电池的散热性能等。
閱讀更多 郴州石墨烯 的文章
