澳大利亞石墨烯制造集團(GMG)宣布了一種新型鋁離子電池令人興奮的性能測試結果,它的充電速度比現在的鋰離子電池快10倍,而且續航時間更長,不需要冷卻。
在昆士蘭大學澳大利亞生物工程和納米技術研究所進行的實驗中,這種新型電池的紐扣電池原型提供了以下關鍵性能數據:
首先,功率密度在7000 W/kg左右。功率密度是衡量電池充放電速度的一個單位。目前的鋰離子電池功率密度在250-700 w/kg之間。因此,這個新發明是一個巨大的飛躍,它使鋁離子電池幾乎達到了超級電容器的水平,后者可以提供大約12000 - 14000 W/kg的功率密度。
其次,它的能量密度為150-160 Wh/kg,因此它單位重量所攜帶的能量僅為當今最好的商用鋰離子電池的60%左右。能量密度一直是電動汽車電池的關鍵指標:能量密度越大,續航就越多。因此,僅就能量密度而言,這種新的GMG 電池不會被電動汽車廠商看中。
不過,它驚人的充電速度以及其他一些關鍵優勢可能會改變這一點。GMG表示,使用這種鋁離子技術的手機可以在1-5分鐘內充滿電。把這個概念帶到電動汽車領域,你看到的是一輛充電后行駛里程相當于特斯拉60%的電動汽車,但充電速度如此之快,續航里程可能遠遠不是問題。
更重要的是,在壽命周期測試中,它們的壽命大大超過了鋰電池,經歷了2000次完整的充電和放電循環,性能沒有明顯下降。而且它們非常安全,火災可能性低,在使用壽命結束時,它們也比鋰電池更可回收。
GMG還表示這種新型電池的另一個優勢就是出色的散熱性能。即使他們以巨大的速度進行充電和放電,他們似乎也不會過熱。
GMG總經理 Craig Nicol 在接受采訪時說:“目前為止,沒有出現任何溫度問題。鋰離子電池組的20%是與冷卻它們有關的。我們很有可能完全不需要這種冷卻或加熱。它不會過熱,到目前為止,在測試中它很好地在零度以下運行。他們不需要冷卻或加熱的電路。”
因此,這個事實或許可以改變續航等式:以上述100千瓦時的電池為例,同樣重量的GMG電池只能攜帶60千瓦時。但是,如果不需要額外的80公斤冷卻設備,GMG動力汽車可以運行額外的80公斤電池,這將給你帶來總共72.8千瓦時的電量,以及巨大的快速充電率,這幾乎可以終結續航焦慮癥。
然而,在如此美好的愿景下,確實還有些問題需要解決。
首先,是充電基礎設施問題。手機可以在不破壞電網的情況下快速充電,但電動汽車目前還不能。特斯拉的增壓器已經以高達250千瓦的速度泵送電子,這代表在大約15分鐘內可以傳遞60千瓦時的能量。如果你想以比這快10倍的速度充電,你需要能夠立即提供2.5兆瓦的充電電纜。
作為參考,一個典型的燃煤發電站的總發電量在600兆瓦左右。因此,如果240輛這種超快充電汽車碰巧同時充電,它們會給電網帶來相當于整個發電站的瞬間負荷。因此,超高速充電的電動汽車肯定很難實現規模化,尤其是隨著世界轉向可再生能源,而不是煤炭和天然氣等能夠迅速增長以滿足需求高峰的能源
其次是GMG電池的關鍵成分——多孔石墨烯,在GMG的制造過程中,鋁分子在石墨烯內部和周圍擴散。GMG表示,它可以以低成本和可擴展的數量生產出高質量的石墨烯,但沒有給出如果大規模生產這些電池的具體成本。由于石墨烯的價格在每克100美元左右,即使是“低成本”版本也可能會非常昂貴。
最后當然是時間問題:在測試平臺和最終產品之間往往有一些差距,汽車公司更是如此。GMG公司表示,他們將在今年年底前制造出紐扣電池的原型,用于非常小規模的客戶測試,但沒有跡象表明這些東西何時會大規模投放市場。
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