近日,一条新闻给松下蓄电池行业打了一针鸡血,各大新闻媒体也因此兴奋得嗷嗷叫:中科院上海硅酸盐研究所发布消息称,该所联合北京大学、美国宾夕法尼亚大学展开持续攻关,已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯,该材料具有**的电化学储能特性,可用作电动车的“**电池”,充电只需7秒钟,即可续航35公里,相关研究成果已于12月18日发表在****期刊《科学》上。
那么,这个新玩意是否能解决电动车续航力差和充电慢的瓶颈问题?我看未必。
1什么是松下蓄电池?
石墨烯电池其实并不是真正的电池,而是一种新材料超级电容。在此之前,超级电容已经广泛应用于电动车、混动汽车和大功率输出设备等领域,作为一种电化学储能装置,其性能介于传统电容和电池之间,具有功率密度高,循环寿命长以及安全可靠等特点,但是能量密度却是其**的软肋。
为了解决这个问题,科研工作者只能在新材料上下功夫。经过多年研究,**后发现氮掺杂有序介孔石墨烯的性能表现**,不仅能实现高能量密度和高功率密度,而且还具有无毒环保,体积轻重量小,成本低廉易于规模生产,性能安全可靠,不易燃也不易爆等等优势,实为超级电容之**材料,可谓是居家必备,老少咸宜……
正因如此,氮掺杂有序介孔石墨烯超级电容无论是性能还是成本,都比目前实际应用的所有种类的电池更具优势,且在**充放电方面更是将锂电池甩出几条街,完全可以替代掉原先的电动车电池组成为新的储能设备。所以,该超级电容被冠以“石墨烯电池”的名头见诸各大媒体。
然而就本质来说,石墨烯电池并不是真正的电池,如果说超级电容相当于电脑中的内存,电池相当于电脑中的机械硬盘,而石墨烯电池其实就相当于固态硬盘——尽管都有“储存”上的功能体现以及储存容量的限定,但就原理而言,固态硬盘和机械硬盘其实并不是一回事,固态硬盘的工作原理更接近于内存。
2为何石墨烯不能带来电动车革命?
以特斯拉Model S为例,满电理论续航里程480公里上下,电池容量为85千瓦时,可用**充电方式在一小时内充满电;而在**充电条件下,充电桩的直流输出高达125千瓦时,换句话说就是每小时耗电125度。好了明确了这一点之后,咱们再继续往下掰扯小学水平的数学题。
如果将特斯拉Model S的锂电池全部更换为等容量的石墨烯电池,以“充电7秒钟续航35公里”来计算,480公里的续航力只需充电96秒,这个时间不比普通汽车加油耗时慢——其实算上在加油站排队和交费等时间,车主们会发现,自己进加油站加一次油的耗时不止96秒。
1小时(3600秒)将特斯拉Model S充满电,充电桩输出是125千瓦时;97秒将特斯拉Model S充满电,充电桩的输出就是3600÷96×125=4687.5千瓦时,即1小时耗电4687.5度——强调一下,这还只是理论数值!
85千瓦时的电池容量在1小时快充模式下耗电125千瓦时,损耗就高达47%(即125/85-100%=47%),而在96秒内充电85千瓦时,其损耗**远不止这么点,这对整个充电系统的散热要求达到了一个极其变态的高度!
好,就算中国有能力建造散热能力极其变态的充电系统,咱们接着往下算:保守而言,高速公路上的服务区加油站都可以同时容纳6辆车加油,以此为例,每个服务区都建立6个充电站,其负载将高达4687.5×6=28125千瓦时,这是一个什么概念呢?
这么说吧,三峡电站总共有32台70万千瓦的水轮发电机,总装机容量高达22,400,000千瓦,就算全负荷运转,也只能承担796个服务区的充电站用电量——如果考虑到实际充电损耗和输变电损耗,这个数值将至少下降三分之一,约为530。
今年4月,特斯拉突然对在全球销售家庭储能电池感兴趣起来。当时,这家公司表示将在明年开始销售家用锂电池。该公司当前推出的电池名为Powerwalls,可以将电费低廉时储存的电能在电费高昂时释放,或是与可再生能源(太阳能风电)配套使用,其经济性是能否大规模推广的**标准。
不过特斯拉的Powerwall将会面临着巨大的挑战。首先,Powerwall并没有让绝大多数的用户都与电网**分离。德国太阳能产业协会BSW预计,Powerwalls当前收集的太阳能,至少能满足用户60%的用电量。其次便是价格问题。Powerwalls有7kwh和10kwh两种容量,售价分别为3000美元和3500美元,且均有充电次数限制。由于Powerwalls主要着眼于产品与太阳能发电系统配套使用,因而除电池外,用户还要购买太阳能面板、逆变器等,整个系统成本在1万欧元左右(约合1.06万美元)。
不过一些市场分析师认为,随着技术的改进以及成本的下滑,作为全球太阳能面板**普及以及电价**高的之一国家,德国将成为该产业的**个大众市场。
普华永道全球公用事业业务负责人诺伯特·施维特斯(Norbert Schwieters)表示,“动力电池的业务模式正变得越来越具有吸引力。”施维特斯预计,在未来十年内,德国动力电池的销售将达到50万组,远远超出目前的2.5万组。
竞争激烈
如果德国市场能够启动,马斯克首先需要与早已建立起零售网络,且拥有多年管理太阳能设备经验的德国公司进行抗衡。
虽然马斯克谙熟营销之道,且Powerwall产自于特斯拉位于内华达州“超级电池工厂”,但是一些竞争对手依旧认为,马斯克在家庭储能电池领域引发的轰动,**终会令他们收益。
德国SMA Solar公司混合能源和存储解决方案负责人沃尔克·沃奇菲尔德(Volker Wachenfeld)表示,“特斯拉一直相当自信,认为该公司一直被外界视为生活方式设备制造商。”除去SMA Solar之外,Sonnenbatterie, SENEC.IES和Varta也都对该市场存有野心。
得到德国风投公司E-Capital和捷克风投公司Inven Capital资助的Sonnenbatterie表示,该公司已在欧洲市场出售了大约8500组家庭储能电池,德国是**主要的市场。不过该公司的野心不止于此。Sonnenbatterie总监菲利普·施罗德(Philipp Schroeder)表示,“我们这一代的**挑战,是向再生能源和廉价能源供应的转移。我希望能够让自己的愿景在全球市场取得成功。”
施罗德对特斯拉非常了解,因为直至今年年初之前他都在特斯拉工作。在离开特斯拉之前,他曾是特斯拉德国和奥地利业务负责人。就在特斯拉准备在欧洲市场推广家庭储能电池时,施罗德跳槽到了前特斯拉员工创办的Sonnenbatterie。
祝我们每天都出行安全、开心大笑 :)
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