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中年|电动汽车猜想：石墨烯电池能解决「续航焦虑」问题吗？


#老司机聊汽车知识#
内容概述：石墨烯&amp石墨概念 ， 石墨烯电池的特点与原理 ， 以及普及的可能性解析 。 【石墨烯电池】被少数业内人士认定为「未来之光」 。 原因为此类电池具备极高的稳定性与能量密度 ， 甚至可以实现利用自然界的温度（热能）充电；如果这种材料真的可以普及 ， 可以说这种电池将会颠覆整个现有技术甚至文明 ， 深空航行也不再是梦想 。
然而这种概念听起来就像是做梦 ， 以现阶段的技术水平和材料学的瓶颈 ， 想要让这种电池普及的概率可以说是微乎其微 。
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【石墨碳素】是一种化学性质比较稳定 ， 且不溶于水以及低浓度酸碱与有机溶液的物质；这种材料具备非常非常理想的额导电性 ， 作为电池的导电材料是可以使用的 。 现阶段很多价格低廉的所谓是“石墨烯电池” ， 其本质100%是用的普通石墨 ， 这两种材料虽然指差了一个字 ， 但是概念与性能却完全不能相提并论 。
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【石墨烯】为标准的「绝对二维碳材料」 ， 所谓的二维就是指平面世界 。 这种材料是由碳原子以sp的轨道组成的六角型蜂巢状 ， 晶格（网格）状态的二维纳米级材料 ， 这是什么概念呢？

如果读过《三体》的话 ， 结构强度达到令人无法想象的程度 ， 在材料学科技水平达到极限的程度下 ， 以高强度材料打造的水滴 ， 用原始的碰撞方式即可达到最理想的破坏效果 。 这就是全部用原子级别材料打造的产物的水平 ， 以目前的技术确实能够做到 ， 但怕是倾尽很多国家的财力都造不出个像模像样的“大水滴” 。
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知识点1：以碳原子排列编织的石墨烯可不是普通的石墨粉 ， 在制造“纳米丝”都难以承担高成本的前提下；这种单原子厚度的材料的制造成本是更加难以控制 ， 因为对于工艺与技术的要求是极其极其严格的 。
所有石墨烯材料是以【克】为单位计算价格 ， 普通的石墨烯每克成本会是铂金的几十倍；这就决定了在汽车领域不可能使用这种材料 ， 但是在尖端技术领域倒是很有价值 。
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知识点2：「热能发电」是石墨烯电池的神奇之处 。 在正常的室温环境中电池电解液也会存在热能 ， 其中的铜离子以双重正电荷为基础 ， 以300m/1s的速度撞击石墨烯带会产生相当大的能量 。

而这种能量就足以撞击电子使其离开石墨烯带 ， 而电子会选择“阻力更小”（低于电解液）的石墨烯 ， 以此就能形成电流 。 所以理论上只要能制造出便宜的石墨烯电池 ， 电动汽车晒会太阳就能跑上几百公里；然而材料学的突破是真的是太难 ， 似乎短期内这种电池只能用于航天领域 。
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【续航里程&amp价格可控】才是汽车用户的真正需求 ， 用石墨烯制造电池会有难以想象的续航能力 ， 但是电池组的价格似乎就能买一串“豪车”了 。 所以这种电池的普及概率几乎没有 ， 真正能解决目前问题的应当是磷酸铁锂电池 。
这种电池的制造成本比现阶段的NCM镍钴锰电池低很多 ， 标准可以下探接近五分之四；那么这种电池就只剩下能量密度低的缺点了 ， 不过新技术也已经解决了 。
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「体积能量密度」是磷酸铁锂电池重回第一线的基础 。 主流的圆柱形三元锂电池的空间利用率很差 ， 因为每四节成组后就会出现一道缝隙 ， 小小的电池包会被电池组浪费大量的空间 。

然而全新铁电池连普通块状结构都不用了 ， 直接升级为片状长条形结构（刀片电池）；封装采用叠片式工艺 ， 小小的电池包空间内几乎充满70%的电芯 ， 剩余部分是控制系统的硬件与线束 。
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相比圆柱电池而言 ， 片状铁电池虽然目前仍采用系统能量密度140Wh/kg的低标准选项 ， 但是实际装车的容量却能够大很多 ， 综合制造成本的下探则必然会大幅提升续航能力 ， 或者出现一些续航中规中矩但是价格很低的电动汽车 。 这才是用户的真正的需求 ， 所以技术可以非常先进 ， 但也要贴合实际才好 。
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编辑：天和Auto-汽车科学岛
责编：天和MCN
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