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电池革命锌锂之争无趣 石墨烯铝电池成噱头?

导读: 在锂电池的安全及稳定性方面,纯电动汽车仍面临诸多瓶颈,而这些问题,专攻纯电动车的特斯拉都尚未完全解决。这就造成了铝空气电池、新空气电池与石墨烯电池的异军突起。

  电池革命锌锂之争无趣:混用是王道?

   日前,工信部批复了《电动汽车用锌空气电池行业标准》,其中对锌空气电池的要求、试验方法等诸多方面均作了明确规定,最终标准则有望于11月正式出炉。

  早在去年6月,由电动车辆分标委组织起草的汽车行业标准《电动汽车用锌空气电池》,就已完成征求意见稿。而在经过了一年多对锌空气电池标准的继续深入研究和完善之后,此次批复无疑宣布锌空气电池在电动汽车领域的规范化应用,进入到了最后的读秒阶段。

  以氢氧为“食”绿色安全

  从2011年国内首辆锌空气电动公交车正式下线,到2012年在武汉实现规模化量产,再到如今首个行业标准即将正式实施,短短三年时间,锌空气电池可谓实现了三级跳,一下从人们的认知边缘走向了新能源汽车的实用前沿。

  不过,不少人对锌空气电池的概念还是感到陌生。所谓锌空气电池(zincairbattery),又称锌氧电池,主要是利用活性炭吸附空气中的氧或纯氧,来作为正极活性物质;而以锌作为负极,以氯化铵或苛性碱溶液作为为电解质的一种原电池。

  事实上,锌空气电池的发明已有100多年的历史,最早是应用于铁路信号灯等电源之上。与传统电池相比,锌空气电池最大的特点就是绿色环保。由于电池工作过程中,负极上的锌仅与电解液中的OH-和空气中的氧气相接触而发生化学反应,所以在整个放电过程中,并不会产生任何污染大气的物质。

  此外,锌空气电池还以能量密度著称,其每公斤发电量能够达到0.3KWH,较锂电池高出一倍。也就是说,虽然重量只有锂电池的一半,但锌空气电池的续航里程却是锂电池的两倍之多,且蓄电量的增大,也不会使锌空气电池更易爆炸。而由于仅使用空气中的氧及价格相对低廉的锌,锌空气电池的成本也降了下来,据悉其量产后的售价仅为锂电池的1/3。

  以国内首个锌空气电动公交车为例,每充一次电大概可行驶约300公里,最高时速可达每小时80公里。因此有业内人士认为,锌空气电池可以被称为真正意义上的可循环使用的、清洁无污染的化学电源。

  “一次性”和“动力低”成硬伤

  如此绿色、高效、安全、低价的锌空气电池,为何迟迟没有在市场上露面呢?

  按理说,早在100多年前就已出现的锌空气电池,即便是当时技术不达标,但只要研发能够得以延续,应该不会被后来的铅酸电池、镍铬电池,亦或现在的锂电池所取代。之所以出现如今锂电池一统天下的局面,锌空气电池确实有着自己的硬伤。而这一致命缺陷就是不可充电,即锌空气电池属于一次性电池。虽然也有企业研发过可充放的锌电池,但极为有限的充放电次数,与其他电池相比,显然满足不了市场需求。

  不少业内专家表示,如今人们提到的锌空气电池并不是真正意义上的充电电池,而是需要定期更换材料(锌)才能维持运行。就像传统燃油车需要加油一样,一旦不能提供原料锌,就不能实现连续工作,储能、放电也就无从谈起。

  除了空气和金属锌,锌空气电池还需要其他微量元素参与化学反应,而这些微量元素的价格也都不低。因此虽然原料的价格是省下了,但从电池组投入应用的整体产出来看,锌空气电池的性价比并没有想象中的那么高。

  虽然在诸多种类的金属空气电池中,只有锌空气电池得到实用,但动力技术上的瓶颈一直制约着其真正投入实际应用,比功率是其中之一。实际上,“比功率”就是用来衡量一辆车瞬间爆发力的。据悉,锌空气电池的比功率很低,最高时速只能达到80公里,连完成加速和爬坡等动作都比较吃力,更谈不上规模化应用于轿车上了。这也就是长久以来,人们为何只会在助听器等小型器件中看到锌空气电池身影的原因。

  电池“混用”或是良策

  那么,是不是锌空气电池即便规模化投产,也不会有太大用武之地呢?

  虽然目前新能源汽车主要的动力源还是由锂电池把控,但续航能力差、充电时间长等缺陷,一直都是消费者吐槽的焦点。新能源车充电要十几甚至二十几个小时,充满电后跑不长,无法让用车者满意。

  而锂电池的缺陷,恰恰可以由锌空气电池来弥补。据悉,如今有相关部门在研发中,车辆能够根据实际路况和车速,灵活采用不同的电池组合加以应对。如果车辆以30至40公里每小时的速度行驶在路况较好的路面时,就使用锌空气电池;而碰到爬坡上坎的路面时,就切换到锂电池提供电力。

  毫无疑问,在如今政府新一轮新能源汽车优惠政策的影响下,新能源车的普及也只是时间问题。而与之应用息息相关的电池行业,其发展也会随之相应提速。以锂电池为代表的特斯拉,已开始准备以石墨烯为材料进行供电研发。时下已走入正轨的锌空气电池,从突破技术瓶颈到规模化应用也会在不久的将来成为现实。 

 

  锂电池“闹”材料革命 石墨烯升势再起

  日前,特斯拉CEO马斯克在接受英国汽车杂志采访时表示,目前正在研究高性能锂电池,特斯拉汽车很快将能行驶805公里,相比目前增长近70%。特斯拉对电池技术的革新,将引发市场对提升锂电池能量密度材料的关注。石墨烯具有高导电性和良好的柔韧性,是柔性储能器件的理想候选材料之一。目前国内高校和研究机构已进行石墨烯材料的研究工作,部分企业开始推进石墨烯负极材料的产业化进程。

  对此,分析人士预计,石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子,其结构非常稳定。石墨烯属于新型材料,是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低,电子迁移的速度极快,表面积大和电性能良好,被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。随着石墨烯技术的突飞猛进,石墨烯的特性将提升锂电池的能量密度,进而解决电动汽车的续航里程问题。在此背景之下,相关概念股有望受到市场资金的热捧。

  受上述消息刺激下,在21只石墨烯概念股中,昨日股价实现上涨的个股有11只,其中,中泰化学盘中强势涨停,西藏城投(4.11%)、乐通股份(3.67%)、金路集团(2.75%)、中超电缆(2.48%)、康得新(2.25%)、力合股份(1.85%)、悦达投资(1.73%)和华丽家族(1.33%)等个股昨日涨幅也显著。

  资金流向方面,昨日,板块内共有7只概念股实现大单资金净流入,累计吸金21883.37万元。它们分别为:西藏城投(6777.43万元)、中泰化学(6475.26万元)、康得新(4826.05万元)、华丽家族(1526.74万元)、乐通股份(1523.40万元)、中超电缆(667.07万元)和金路集团(87.42万元)。

  值得注意的是,石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度等特点,在电子、航天军工、新能源、新材料等领域有广泛应用。研究证明,将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。石墨烯可阻止复合材料中纳米粒子的团聚,缓解充放电过程中的体积效应,延长材料的循环寿命。粒子在石墨烯表面的附着,可减少材料形成SEI膜过程中与电解质反应的能量损失。

  国内目前并没有上市公司的主营业务生产石墨烯。只有几家生产碳纤维产品的公司正在进行石墨烯产品的研制,目前都没有大规模量产的能力。方大炭素是世界第三大的炭素制品生产供应商,目前已经具备了9000吨特种石墨的生产能力。作为国内最大的炭素制品生产企业,在产品研发和规模量产上都具有优势,特别是在特种石墨产品的研发上具有技术优势。

  此外,深圳贝特瑞作为国内最大的锂离子电池负极材料生产商,在负极材料技术方面拥有较强的实力,公司目前的石墨烯已经少量试产,未来一旦运用到负极材料中,将提升其性能,对其主营业务也有极大的促进。

  目前,中泰化学参股的厦门凯纳官网显示,该公司的石墨烯微片因其优秀的电导和机械性能可用在新一代电动汽车的电池开发上。目前中泰化学研发人员已进驻厦门凯纳,共同推进石墨烯与PVC聚合相关试验。 

   石墨烯获欧盟提振 为何能取代锂电池?

   欧盟委员会于6月23日宣布,欧洲最大的研发计划之一的石墨烯旗舰项目规模将增长一倍,将有66家新的合作伙伴获邀加入,欧洲石墨烯的科研实力将得到加强。

  据悉,上述新增的66家合作伙伴来自19个国家,其中白俄罗斯、保加利亚、捷克、爱沙尼亚、匈牙利和以色列是第一次加入该项目。值得注意的是,新增合作伙伴中超过三分之一是中小型企业,显示出市场对石墨烯的兴趣不断增加。

  公开资料显示,作为最薄、最坚硬、导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料,石墨烯可广泛应用于锂离子电池、超级电容器及太阳能电池等储能产品中。

  但上述人士表示,尽管目前国内石墨烯研发技术已经能够做到部分产业化生产,但由于成本过高,市场需求不被看好,因此迟迟未有企业真正投产。“眼下要让石墨烯真正进入电池领域,降低成本是关键。”

   石墨烯能做什么?

  那么我们可以用石墨烯来做什么?物理学家和研究人员表示,由于石墨烯可以让电子产品的屏幕更清晰且具备柔性特质,这些产品将比以往采用硅材料的设备更薄、更快、更便宜。另外,续航时间长的电池也可具备防水性能。

  2011年,美国西北大学的研究人员以石墨烯和硅为原料制造电池,该大学表示这种电池可以让手机“电池用上一周,每次充电只需15分钟”。

  2012年,美国化学学会表示,石墨烯技术进步将使得“手机薄如纸张,能够折叠装入口袋”。

  亚拉文博士正基于石墨烯研制一系列传感器,包括气体传感器、生物传感器和光传感器,它们的体型比以往更小。

  上周,与韩国成均馆大学合作的三星尖端技术研究所的研究人员称,三星已找到在硅片上制造高质量石墨烯的方法。三星在声明中表示,这些技术进步意味着公司可以开始制造“柔性显示屏、可穿戴产品和其他下一代电子产品”。

  科技博客Extreme tech撰稿人塞巴斯蒂安 安东尼(sebastian anthony)表示,三星的突破最终将成为“石墨烯商业化的救命稻草”。

  三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司,IBM、诺基亚和SanDisk公司的研究人员都在尝试用石墨烯材料创造新型传感器、晶体管和存储器。

  石墨烯/铝空气电池炒作 中国经济玩不起?

   从纳米材料到稀土材料,从氢燃料电池到铝空气电池,从三元锂到石墨烯,诸如此类的高科技、新概念名词,往往带着看似风光无限的前景,从大洋彼岸席卷而来。尽管这些新产品也许只是存在于某个实验室的原始模型或初级产品,尽管这些新概念可能只是存在于科技杂志的一篇创新论文或前瞻性报道,尽管不少新技术目前距离大规模产业化开发尚有不小的距离,但是并不妨碍它们成为炒作热点。

  资本不会放过任何可能获利的机会,这些热炒的科技名词一次次让资本市场兴奋,相关概念股票动辄以连续涨停板作为回应。也许,不少人还不完全清楚这些科技名词的真正含义,但是一样可以在资本市场赚个盆满钵满。

  如今,这种科技概念的炒作,大有愈演愈烈之势,其范围也逐渐从资本市场向实体经济转移。诸如光伏、稀土、石墨、锂电等,一时间,山雨欲来风满楼。不少业内企业摩拳擦掌,也想在这场科技盛宴中分一杯羹。

  对于资本市场的炒作,不论是炒家别有用心、利用消息,还是散户趋之若鹜、趁势跟进,或者企业放烟雾弹、一博眼球,都是资本逐利的本性使然。但是,当这种炒概念的游戏开始向实体经济转移时,却不得不引起我们的重视。

  笔者所言并非危言耸听。事实上,诸如新能源、低碳产业、环保产业、生物产业等领域,不少企业动辄冠以高科技之名,搞的却是低水平重复建设,甚至是空手套白狼,仅仅是利用科技概念捞一把,以实现跑马圈地、关联交易、投机获利的目的。高科技的光环,让这些项目和企业成为地方政府的政绩,也让他们获得了大量的优惠政策和便利条件。有些地方政府一听上马的是高科技项目,大笔一挥,大批资源、土地、投资如数奉上,本想和企业一起名利双收,但是结果却往往并不尽如人意。

  当潮水退去,才能知道谁在裸泳。科技概念、新兴产业不一定就是企业可持续发展的动力。君不见,我国曾经遍地上马光伏项目,最终却尸横遍野,大到无锡尚德,也难逃破产清算命运;而上游不少有机硅加工企业,更是无视环保法规,生产场地漫天烟雾,不少工人因此罹患尘肺病。君不见,我国大批企业投身稀土材料开发产业,生产的高端产品屈指可数,有人打着高科技旗号,干的却是乱采滥挖、低价出口的勾当。君不见,部分地区大力发展石墨产业,美其名曰资源高效利用,最终却把污染留在了当地。凡此种种,不胜枚举。

  究其原因,这些企业一没有过硬的核心技术,二没有对市场进行充分的研判,三没有科学的项目规划,仅仅靠炒高科技概念,无法实现可持续发展,最终只能关门大吉或者苟延残喘,留下烂摊子交给地方政府收拾。

  无数事实告诉我们,实体经济不是资本游戏,科技创新容不得半点虚假。企业上新项目、新技术时,不能跟风炒作,也不能人云亦云,要对产业发展前景进行冷静的思考和分析。地方政府和有关部门在项目审批时,也要本着审慎的态度充分进行可行性研究,更不能为了图一时之快,赶鸭子上架。此外,新闻媒体也要本着认真负责的态度,客观准确报道相关的消息来源和新闻背景,不给别有用心之人断章取义提供可乘之机。 

  (本文综合中国消费者报、中国化工网、赛迪网等报道。)

 

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