9分鐘充電80%！新能源汽車“快充”成為可能

國慶長假剛過，國務院于10月9日召開常務會議，通過了《新能源汽車產業發展規劃》，為新能源汽車產業的未來發展指明了方向。《規劃》指出了四個關鍵要點，其中之一就是加大關鍵技術攻關，鼓勵車用操作系統、動力電池等開發創新。

同一天，中國科學技術大學季恒星教授研究組與合作者合作，在新型鋰離子電池電極材料研究方面取得重大突破：全新設計的黑磷復合材料使兼具高容量、快速充電且長壽命的鋰離子電池成為可能。這項成果10月9日在著名的《科學》上發表。

9分鐘充80%電量，新能源汽車“快充”成為可能

近年來，電動汽車愈發受到市場青睞，但漫長的充電時間也讓人望而卻步。傳統燃油汽車僅需五分鐘即可滿油增程500公里，而目前市售最先進的電動汽車則需要“坐等”充電一小時才能達到同樣的增程效果。發展具有快速充電能力的大容量鋰離子電池一直是該行業的重要目標。一項最新研究突破使該目標更加接近。

電極材料是決定電池性能指標的關鍵因素之一。“我們希望能夠發現一款既能在綜合性能指標方面給行業以期待，又能適應工業化電池生產流程的電極材料。”季恒星教授說。

論文第一作者金洪昌博士介紹：“能量通過鋰離子與電極材料的化學反應進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導能力是決定充電速度的關鍵;另一方面，單位質量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是一個重要因素。“

黑磷是白磷的同素異形體，特殊的層狀結構賦予它很強的離子傳導能力和高理論容量，是極具潛力的滿足快充要求的電極材料。然而黑磷容易從層狀結構的邊緣開始發生結構破壞，實測性能遠低于理論預期。季恒星團隊采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩定材料結構的同時提升了黑磷石墨復合材料內部對鋰離子的傳導能力。

但電極材料在工作過程中會被電解液逐漸分解的化學物質所包裹，部分物質會阻礙鋰離子進入電極材料，就像玻璃表面的灰塵阻礙光線穿透。研究團隊用輕薄的聚合物凝膠做成防塵外衣“穿”在黑磷石墨復合材料表面，使鋰離子得以順利進入。

“我們采用常規的工藝路線和技術參數將黑磷復合材料做成電極片。實驗室的測量結果表明，電極片充電9分鐘即可恢復約80%的電量，2000次循環后仍可保持90%的容量。”共同第一作者，中國科學院化學研究所的辛森研究員介紹說，”如果能夠實現這款材料的大規模生產，找到匹配的正極材料及其他輔助材料，并針對電芯結構、熱管理和析鋰防護等進行優化設計，將有望獲得能量密度達350瓦時/千克并具備快充能力的鋰離子電池。”

具備能量密度350瓦時/千克的鋰離子電池能夠使電動汽車的行駛里程接近1000千米，而特斯拉Model S滿電后的行駛里程為650千米。快速充電能力將使電動汽車的用戶體驗上升一個臺階。

在新技術的基礎上，團隊將在基礎研究層面和規模制備技術方面繼續探索，“我們將在現有基礎上持續努力，使研究結果更加貼近電池產業的要求。”季恒星教授表示。

動力電池頻頻迎來重大突破

先是比亞迪刀片電池橫空出世，緊接著廣汽宣布石墨烯電池取得了突破，再然后是一直低調的蜂巢能源，推出了可量產的無鈷電池，直接把續航升到880km。

剛剛過去的2019年，國內新能源汽車風向又變了。國內新能源汽車補貼大幅退坡，動力電池行業白名單也取消了。

國內電池企業壓力山大，必須尋求技術突破。這一切，催生出了2020年上半年的這場動力電池大比武。

首先是老牌電池企業比亞迪舉起刀片電池的大旗，宣告磷酸鐵鋰電池的回歸。當年磷酸鐵鋰電池之所以被三元鋰電池比下去，無外乎能量密度太低，以及低溫性能差。但是它也有優勢，成本低，穩定性好。

比亞迪的刀片電池，就是改良后的磷酸鐵鋰電池，它的創新來自于材料結構和制造工藝的改變。簡單來說，就是比亞迪把電芯做得更薄更長更扁平化，這樣體積能量密度就大幅提升了，續航也就相應提高，第一款搭載刀片電池的比亞迪漢EV綜合工況續航605公里，進入了600km也就意味著進入了目前電池續航能力第一梯隊。

和比亞迪的刀片電池相比，廣汽新能源的石墨烯電池是又一業界重磅消息。石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，這么牛的材料要是做成電池，就能解決電動汽車所有痛點了。

但業內專家也表示，所謂的石墨烯電池技，在理論上能提高充放電速率，但是對容(能)量提升沒有任何幫助，而且它作為納米材料，和鋰離子電池工業的技術體系也不兼容。

具體廣汽的石墨烯電池應用了什么技術，還沒有對外具體說明，只公布了一個很牛的數據：8分鐘充電至85%，而且電池壽命和安全性也達到使用標準了。

蜂巢能源搶特斯拉即將召開的“電池日”之前發布了一種可行性方案——NMX無鈷電池。

無鈷電池指的并非本身就不含鈷的磷酸鐵鋰電池，而是去掉了鈷之后的三元鋰電池。為啥電池企業都追求無鈷化?因為鈷很稀有，總儲量少，價格高，開采過程很難。據蜂巢公布的消息，他們除了在電芯核心技術上實現了突破，其L6薄片無鈷電芯，壽命達到15年120萬公里，綜合續航880km，明年下半年能夠量產。

不管上面幾家推出的重磅技術是科研領域的突破，還是給資本市場找話題，反正各家量產時間表都公布了。對消費者來而言，這是好事：電池的成本會更低、充電更快、續航更長、安全性更高，徹底取代燃油車的時間表，也會越來越近了。或許，用不了多少日子，真的可以開電動車出遠門了。