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一个从铅笔开始的故事:最坚硬的纳米材料,和跑得最远的电动车
来源:爱范儿 2023-06-22 138
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    我们平时用铅笔写字,其实就是把铅笔芯里的石墨剥离到纸上。

    2002 年,现任复旦大学物理系特聘教授、博士生导师的张远波,还是一位刚刚开始在哥伦比亚大学做研究的博士研究生。当时的他在研究一个此前还没有人涉足过的领域——石墨烯。

    安德烈·海姆(左)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(右),图片来自:EktbTV

    同年,曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功在实验中分离出石墨烯,二人也因此获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。

    张远波后来回忆道:「看到(他们的)论文之前,我们完全不知道他们在做类似的工作,我和我的导师都非常沮丧」。

    尽管如此,科研还是要继续的。一年后,张远波分离出了质量更高的石墨烯,观察到了一个全新的物理现象——半整数反常量子霍尔效应。这不是今天的重点,就不过多介绍了。

    石墨烯,图片来自:WIWI

    重点是,在此之后,石墨烯的一系列独特性质先后被发现:

    这是目前世界上最薄,同时也是最坚硬的纳米材料。不仅如此,这种近乎透明的材料拥有极佳的导电性,甚至超过了铜和银,在能源供给方面非常有潜力。

    例如,用作电动车的电池。

    与电动汽车一样,续航一直都是两轮电动车的痛点之一。楼下的电动车充电区仿佛永远都腾不出位置,这种感觉就像…… 在沙面码头等飞机,在白云机场等轮船,以及下班前在爱范儿等厕所——

    连充电器插头都伸不进去,更别说车了。

    新国标落地后,国内两轮电动车迎来了一轮大洗牌,在这前后,一种名为石墨烯电池的新电池产品崭露头角并逐渐占据主流视线,成为了提升续航的一大推手。

    最前沿的科技,理应用在最国民的电动车上。掀起这一轮能源材料革新浪潮的,正是目前市占率最高的雅迪。

    雅迪冠能 3 E9 PRO,图片来自:牛摩网

    具体到搭载 TTFAR 石墨烯 3 代 Plus 电池的冠能 3 E9 PRO 上,容量大、跑得远自不必提,它甚至能够在 -20°C 环境下充电。

    有了优秀的产品表现作为支撑,雅迪的石墨烯电池自然也在市场上取得了不错的成绩,目前累计销量已经超过了 4500 万只。

    TTFAR 碳纤维 2.0 锂电池,图片来自:雅迪

    据韦士富介绍,该电池是国标电动自行车中容量最大的锂电,采用方形层叠电芯及紧凑 PACK 工艺,容量较普通锂电池提升了 100%。

    而在安全方面,雅迪采用了单晶混合锰酸锂 磷酸锰铁锂的搭配,在材料源头上为电池安全打上了「双保险」。

    同样以产品为例,搭载 TTFAR 碳纤维 2.0 锂电池的冠能 3 S9 MAX 轻松突破 200 公里的续航,成为了续航最长的新国标电动车。

    雅迪冠能 3 S9 MAX,图片来自:雅迪

    200 公里是什么概念?

    即便是每天通勤 40 公里的光荣打工人连上五天班,期间都不用给车充电,周末再挑个没人的时间快速把电充满,迎接下一周的打工生活。

    关键词:成本

    如今看来,石墨烯电池已是十分成熟的技术,但在 2008 年将这种行业内从未使用过的新型材料运用于电池之中,意味着在研发道路上并没有先例可供参考,一切都只能「摸着石头过河」,并且随时面临着研发失败的风险。

    「所以我们要更加严谨耐心地制定严格的试验方案,持续推进,这是一个长期且枯燥的过程,」韦士富说。

    团队的互相信任、坚持和奔着同一目标冲刺的决心,是让我们取得现在阶段性成果突破的关键。

    在种种困难的磨砺下,雅迪科研团队不断创新,将能源科技不断完善升级,成功推动了整个行业能源技术的进步。

    图片来自:凤凰网

    但在与韦士富的对话中,爱范儿了解到,最难攻克的困难反而不在于技术,而在于成本——

    石墨烯与起初与黄金一样具有稀缺性,所以也被称为「黑金」。

    「在那几年,1 克石墨烯的价格高达 2000 元人民币,昂贵的成本费用使得研究被迫中断,而且即使石墨烯与电池结合成功,价格也必定让人望而却步。」韦士富回忆道。

    然而在雅迪研发团队的努力下,很快成功开发出一套石墨烯制备专利技术,不但把石墨烯的成本降到了每克 1 元以下,并且性能优异、无污染物排放,保证了石墨烯的品质,最终也成功制造出了第一代石墨烯电池。

    图片来自:雅迪

    难能可贵的是,尽管在产品层面确实有分中高端产品及入门产品,但在技术层面上,雅迪并没有「区别对待」。

    一个基本事实是,无论是定位高端化还是定位日常态的产品,其包括电池在内的底层技术研发都是要做得扎扎实实的。

    韦士富认为,他们要做的是根据用户的差异化需求,来推动产品定位清晰及具体技术配置,他举了两个例子:

    比如说有的用户,因为日常骑行里程较远,他们的第一诉求就是电动车的超长续航,那我们在打造这类型定位长续航的产品时,一定是优先围绕能满足这一点诉求展开。

    那有的用户,他们可能对续航并没有那么在意,他们更希望整个车轻巧灵便,方便女性、方便老人家来骑,那我们就会优先围绕「轻量化」来打造推出能满足他们这一核心诉求的产品。

    图片来自:雅迪

    解决这一问题的方法只有一个——坚持产品品质,以良性的技术迭代升级来带动整个行业的健康发展。

    未来,雅迪仍会坚持石墨烯电池 锂电池双线并行的研发产出模式,来辅助产品多样化功用的实现。其中,石墨烯电池仍会是一定阶段内的重点,雅迪将持续在石墨烯电池的轻量化、能量密度等方面做出提升。

    雅迪会紧跟能源材料及相关技术趋势,始终保持开放探索的姿态,来制造更优质的产品。

    说这句话时,韦士富的语气十分坚定。

    参考资料:

    石墨烯的故事-张远波:

    http://www.acad.fudan.edu.cn/86/85/c4684a34437/page.htm

    石墨烯-维基百科:

    https://zh.wikipedia.org/zh-sg/石墨烯

    地址:浙江杭州市拱墅区祥茂路6号香槟之约园D座313

    总机:0571-86091286

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