劉忠范：石墨烯難當汽車電池“救世主”
石墨烯從材料領域橫空出世成為街知巷聞的新聞熱詞，源自它與新能源汽車的聯系。炙手可熱的新能源汽車發展到今天，高歌猛進的態勢被電池扼住了喉嚨，行業想要擺脫“窒息”之痛的急切，從石墨烯的躥紅速度可見一二。
連篇累牘的報道捧紅了石墨烯，也炙熱了新能源汽車關聯產業想要突破束縛繼續擴張的心，但是石墨烯是否能夠擔當解開動力電池束縛的“救世主”？
記者采訪了中國科學院院士、北京大學化學與分子工程學院教授、北京石墨烯研究院院長劉忠范，希望從他那里對石墨烯有一個更客觀的了解。
有所幫助但離顛覆還遠
石墨烯“爆紅”是近兩年的事兒，但實際上類似的研究和嘗試已經開展了很長時間。
劉忠范對于石墨烯在汽車電池產業的發展持保留看法。
“石墨烯在國內嘗試最多的就是加在鋰離子電池里面做導電添加劑。石墨烯的導電性好，放進去會一定程度上提高電池的導電性，降低內阻，電池的性能會有所提升。”劉忠范表示，做這些嘗試的人很多，但是由于石墨烯本身來源、制備方法等方面的原因，做出來的產品并不穩定。
鋰離子電池用石墨烯來做導電添加劑，劉忠范通俗的解釋為，像炒菜放味精一樣，加上之后導電性變好，內阻降低，電池性能就會有所提升。
此外，他補充道，在石墨烯之前，碳材料家族里的碳納米管就已經有20多年的研究歷史了，比石墨烯還要早十幾年。“在那個時候碳納米管加進去也能起到類似的作用，而且現在也有人把石墨烯和碳納米管一起加進去，所以從某種意義上來說，這一類的碳材料加進去都有效果，但是效果有限。”
劉忠范認為，石墨烯可能對汽車動力電池性能提升有所幫助，但是將會為動力電池行業帶來顛覆性的變化這個說法不合適。
石墨烯的應用效果還有待商榷
電池技術短時間內難以突破被認為是電動汽車發展的瓶頸，目前最受行業期待的電池突破，一是充電效率的提高，二是能量密度提高。
石墨烯究竟能在哪方面發揮作用？對此，劉忠范也給出了他的解釋。
“這兩方面的作用都有人提，但我認為石墨烯在實際應用上的作用還有待商榷。”劉忠范說，石墨烯導電性好是優點，但是它并非沒有缺點，例如，它的表面積比較大。“也就是說，石墨烯雖然導電性好，加到電池里面會讓鋰離子更活躍，從而提高充電效率。但是，石墨烯加的少作用不明顯，加的多又非常占空間不利于應用到汽車上。”
他強調，石墨烯在電池的應用中，不僅要考慮重量能量密度，還要考慮體積能量密度，所以，石墨烯電池離成熟應用還很遠，還有很多問題要考慮和平衡。
“是不是加上之后充電一定變得特別快？我是不太認可這個說法的。汽車電池里面加上一點點石墨烯，它能起到多大的作用？如果加的量多，還會有別的問題出現。加的多了之后，電池的體積會增大，而汽車電池最好應該是體積越小儲能越多越好，所以多加和少加都伴隨別的問題出現。”劉忠范說，石墨烯開始時髦起來有十二三年時間，最開始就有人研究石墨烯在電池上的應用，但是到現在大家還在爭論，這就說明石墨烯在電池方面應用待解決的問題還很多。
所以，劉忠范并不認為短時間內，石墨烯能夠在汽車電池領域有很大突破。雖然態度并不樂觀，但是他并不否認石墨烯也是動力電池未來發展的一個值得嘗試的方向。
系統的多向努力可行性更高
對于解決電動汽車的續航里程問題，劉忠范認為，不能把希望只寄托在電池材料的突破上，電動汽車的發展是系統問題，系統問題應該從多方面系統化地解決。
劉忠范認為，提高電動汽車續航里程，未來努力的方向可以有兩個，“一是降低整車重量，比如重量減半，原先一噸現在半噸，那么需要的能量就會少一半；與此同時，電池的能量密度再提高一倍，兩方面往一起湊，這樣我認為是可行的。但是如果單純從電池方面努力，把現有的汽車裝上電池，就要求它跑500公里甚至更多，單靠提高電池能量密度達到續航500公里以上，我認為這是不現實的。”
電動汽車的動力電池也是一個需要系統解決的問題，劉忠范說，“動力電池的性能與材料有關，與結構也有關系，還與充電樁的配置有關系。只有這些相關聯的問題都解決好了，才能保證整體性能的提升，材料的改進只是其中的一個方面而已。”
特斯拉的成功就是范例。“特斯拉續航里程高，但是實際上它也沒有應用什么具有突破性意義的材料或者技術，之所以續航里程高是因為電池管理做得好。”劉忠范舉了個最簡單的例子，“就好比同是一個班的人干活，指揮水平、組織水平高效率自然高；指揮能力差，大家行動都不一致，效率肯定差。電池的管理也一樣，電池管理策略做得好，那么，同樣級別的電池發揮的效應肯定更好。特斯拉成功就成功在電池管理做得好，而這恰恰是國內電動汽車產業欠缺的。”
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