浅谈锂电池与华为石墨烯助力的电池技术

　　最近华为又火了！原因无他！12月初，华为中央研究院瓦特实验室宣布，他们快要造出“界内首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池”啦。

　　没错！你没看错，是石墨烯基锂离子电池！

　　但，小心了，我的读者朋友们！别被轻易套路了！

　　一、挑战者来袭

　　我们看一下，消息的原文——

　　“根据华为中央研究院瓦特实验室12月1日发布的消息称，华为已经在锂离子电池领域实现重大研究突破，将会推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。主要特色是借助新型耐高温技术，可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃，而使用寿命则是普通锂离子电池的2倍。”

　　你问石墨烯用在哪儿了？——“采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热”。

　　厉害了，华为！这年头但凡粘上石墨烯的电池都格外引人注目，但人们又都知道真正的石墨烯电池根本没办法商业化！

　　华为另辟蹊径，从其散热性入手，既蹭了石墨烯的热度，又没有粘上“冒牌”石墨烯电池的黑洞。

　　

　　除此之外，2016年11月18日网络上还出现了一个关于铝电池的消息。据报道，这款名为URABat的超速铝电池是ITRI公司与斯坦福大学合作研发的，不仅外观像纸片一样薄，可以任意折叠，而且充电仅为1分钟，并且充电效率能始终维持在98%以上，循环使用次数为一万次！

　　尽管华为声称本月底即可生产，但毫无疑问，这两个电池都没有能够真正商业化并被市场检验。

　　二、为什么锂电池不行

　　据了解，目前在交通运输用动力源方面主要有四种产品技术：锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。

　　其中锂离子电池、超级电容和氢燃料电池得到广泛的应用，不同的是前两个适用于纯电动汽车，需要外部充电，后者则需要外部氢气加注。铝空气电池尚处于实验室研究阶段。

　　尽管当前该领域的主流产品仍然为锂电池，但它也有不可忽略的缺点！

　　（1）电池寿命短

　　由于电化学材料特性的制约，锂离子电池的循环次数尚未取得突破。以磷酸铁锂为例，单体电池循环次数可以达到2000 次以上，成组后仅为1000 次以上。公交车通常在3 年左右即需要更换电池。

　　

　　（2）成本依然较高

　　锂离子电池初期购置成本高。以目前公交车用动力电池主流产品——磷酸铁锂电池为例，其价格大约在2500 元/kWh。除非电动汽车的普及率出现显著增加，否则其价格难以降低到1000 元/kWh以下。再加上3年一换的较高电池更新频率，运营单位成本压力较大。

　　（3）对环境影响较大

　　尽管锂离子电池采用轻金属锂，不含汞、铅等有害重金属，但实际上其正负极材料、电解液包含大量镍、锰等金属物。正因如此，美国认为锂离子电池是目前各类电池中包含毒性物质最多的电池，并且因为其回收再利用的工艺较为复杂导致成本较高，目前的回收再利用率不高，废弃的电池对环境影响较大。

　　三、锂电池霸主地位不变

　　既然以上提出的石墨烯电池等“新宠”们还处于研发阶段，尚未真正投入商业市场中，我们也就无法从市场反应上得知其效果究竟几何。

　　但这并不妨碍我们从市场数据去领略锂电池的“风采”！

　　据统计，2005年-2015年全球锂电池处于持续增长的阶段，其总需求量由8Gwh增长到57Gwh，市场规模从56亿美元增长到221亿美元，复合年增长率高达21.7%和14.7%。预计2016年全球锂电池总需求量将达到70Gwh，市场规模将达到249亿美元。

　　

　　2011至2015年间，中国锂电池产量和全球发展趋势相同，但明显增势更为明显，增长了2.8倍，预计2016年将达到70Gwh。而锂电池市场规模亦从2011年的277亿元增长到2015年的850亿元，复合年增长率高达32.4%，预计2016年市场规模将达1220亿元。

　　

　　从世界锂电池市场来看，松下、三星、SDI、LG、ATL、比亚迪、索尼等前几家领军企业市场份额最高，其中中国企业力神、光宇集团、沃特玛分别均占全球市场份额的2%。