8分鐘可充滿80%電量，車型續航1000公里。這是研發電動汽車工程師們的願景和努力的目標。廣汽埃安的宣傳語是“搭載石墨烯基超級快充電池”，於是瞬間石墨烯電池又成為熱議。筆者理解，熱議石墨烯電池已經不是第一次了。過去討論的結果，是石墨烯做不了鋰離子電池的負極材料。大家看一下，《節能與新能源汽車技術路線圖（2.0）》，是沒有墨烯電池提法的。

但是2021年一開年，廣汽埃安對外宣佈，搭載石墨烯基超級快充電池的新車已經開始批次試製，將於9月份上市，其效能是8分鐘可充滿80%電量，其續航1000公里。

廣汽是中國的7大汽車集團之一，而《節能與新能源汽車技術路線圖（2.0）》卻沒有墨烯電池的內容。《節能與新能源汽車技術路線圖（2.0）》編制，是不是沒有廣汽集團的專家參加？

廣汽埃安宣傳語，是在挑戰中國動力電池技術權威嗎？還僅僅是品牌營銷？筆者解讀如下：

一、鋰離子電池工作基本原理

鋰離子電池不鋰電池。鋰電池是一次電池，而鋰離子電池是可充電池。動力電池必須是可充電池，鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，以碳素材料為負極。

解讀：

鋰離子嵌入化合物,比如：磷酸鐵鋰、錳酸鋰。其化合物是鹽，鋰在化合物裡面是離子層級的，不是分子層級的。動力電池正極是鹽（分子層級），負極炭素材料（也是分子層級）；正極與負極往返的鋰離子。鋰離子向負極運動，是充電；鋰離子向正極運動，是放電。鋰離子電池充放電的基本原理抄錄如下：

①充電過程

當對鋰離子電池進行充電時，電池正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子，經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

②放電過程

即我們使用電池的過程，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

基本結論：

①高比能力的電池的基本條件，一是要求充電容量高、二是要求放電容量高。

②三元材料的鋰離子密度高於磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰電池理論比能量小於150mAh/g,三元材料理論比能量小於250mAh/g。

目前動力電池比能量是由正極材料鋰離子密度決定的。

二、石墨烯的由來？

1）什麼是石墨？

石墨（graphite）是一種礦物名。通常產於變質岩中，是煤或碳質岩石（或沉積物）受到區域變質作用或岩漿侵入作用形成。

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊聯結著另外三個碳原子，排列方式呈蜂巢式的多個六邊形，每層間有微弱的範德華引力。

每個碳原子均會放出一個電子，電子能夠自由移動，石墨屬於導電體。

解讀：

①石墨是煤或碳質岩石變質作用或岩漿侵入作用而來。這解釋了，石墨來歷；

②石墨是元素碳的一種同素異形體。這解釋了，石墨是碳元素，石墨是異形體的一種；

④碳呈層狀結構，它有很多微孔。這解釋了，石墨可以容納離子。

2）什麼是石墨烯？

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角形，呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。如下圖。

英國曼徹斯特大學物理學家和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法，成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

解讀：

①石墨是自然物質，石墨烯是人工從石墨中分離出來的物質；

②石墨和石墨烯都是碳原子性質的物質；

三、石墨烯能不能做鋰離子動力材料負極？

廣汽埃安的宣傳語是“搭載石墨烯基超級快充電池”，快充有可能的。其理由是石墨烯材料非常之薄，能把電池的兩極的材料分開，讓電子非常輕易地穿過去，完成快速充電和放電，一定程度上能夠提升電動汽車的充電速度。但是其動力電池比能量很低，不可能有“車型續航1000公里“的效果。

一句話，搭載石墨烯基超級快充電池的純電動汽車，可以提高充電速度，但是其續航里程會更短。這個結論，從廣汽埃安回覆院士質疑中，也得到了印證。

四、中國發展新能源汽車受到的質疑，必須正面迴應

中國發展新能源汽車是基於三個原因：

①為了中國的能源安全。目前石油對外依存度已經超過70%。發展純電動汽車，可以充分利用國內新能源（風能、光能及生物能源）；

②2030年實現碳達峰，2060年實現碳中和。發展純電動汽車可以減少汽車尾氣排放，是節能減排的重要措施；

中國2020年新能源汽車已經實現產銷規模136萬輛，保有量已經達500萬輛，其中95%以上純電動汽車。中國發展新能源汽車已經20年，已經取得較大成績，為後續的發展，鋪墊堅實的基礎。但是受到的質疑從來沒有中斷過，目前純電動汽車的不足，也是客觀的。

①純電動乘用車整備質量對標燃油汽車，超過1000公斤以上，什麼概念？一天運營里程500公里，要多耗費多少能源？

②充電時間是以小時為單位，對運營車輛，尤其是純電動計程車、純電動物流車，對標燃油汽車加油時間3到5分鐘，要耗費多少有效的運營時間？於是換電模式呼聲是越來越高。

一句話，目前純電動汽車，受到的質疑，必須正面迴應。目前的狀況必須改變。否則，純電動汽車的發展會像過去一樣，再一次回到低谷。

五、8分鐘可充滿80%電量，續航1000公里，一定會實現

目前的電池就是鋰離子電池，正極是磷酸鐵鋰或者三元或者高電壓鎳錳酸鋰，負極是石墨，電解質是可燃的液體電解質。能量密度到了300Wh/kg，已經到了液態鋰離子電池的一個極限，還容易引起安全憂慮。

接下來，必須發展固態電池或者說逐漸要過渡到全固態鋰電池。固態鋰電池的負極材料可以是奈米矽和石墨的複合負極，正極可以是高電壓錳酸鋰，也可以是富鋰錳基材料或者是不含鋰的正極材料，電解質是固體電解質，它的能量密度可以300—450 Wh/kg。

在特斯拉最近的電池日之後，埃隆·馬斯克宣佈了一款更大的無表4680電池，它具有更大的能量密度，更容易製造，更低的成本。

鋰空氣電池的最大理論比能可達3460 Wh/kg，幾乎是鋰離子電池的10倍。

奈米技術的電池，採用了“100%矽奈米線”的陽極可以達到500 Wh/kg。與鋰離子電池相比，鋰硫電池是一種能量密度大大提高的新興技術。這種化學的理論最大比能是2567 Wh/kg，而鋰離子的最大比能是350 Wh/kg。

雙碳電池。兩個碳電極和一種無毒的電解質，能夠比傳統的鋰離子提取更多的能量，充電速度是傳統鋰離子的20倍，這些鋰離子變體可能成為電動汽車的未來。

筆者認為，有這些高新電池技術帶來的靈感，還有產業資本對科研的助力，3-5年內，動力電池技術一定會有新的突破，中國電動汽車8分鐘可充滿80%電量，續航1000公里，一定會實現。