石墨烯超级电池 石墨烯超级电池与比亚迪
最近，比亚迪磷酸铁锰锂的技术被津津乐道。国家知识产权局的专利查询系统中，还能查到一个比亚迪公司注册的专利，将磷酸铁锰锂与石墨烯双剑合璧，看起来颇为厉害。一向后知后觉的笔者，还在网上百度了一下相关的文章。找到了一篇转载率很高的文章，题目笔者就不说了，其中有这么一句话：“据悉，比亚迪研发的新磷酸铁锰锂电池技术可以将电池组容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水平已经达到三元材料的密度。”
看到这句话时，不禁感叹，电池组容量这个词用的太妙了，让人挑不出毛病了。为什么这么说呢，笔者无聊之际，做了一组简单的计算：
磷酸铁锂理论比容量170mAh/g，放电平台3.4V，材料能量密度是578Wh/kg；磷酸锰锂理论比容量为171mAh/g，放电平台4.1V，材料能量密度是701Wh/kg，比前者高21%。从容量上看，两种材料的容量基本类似，差别只是后者有更高的放电电压平台，照此来看，电池的能量密度应该能有20%的提高。当前比亚迪的磷酸铁锂电池的能量密度约是130Wh/kg，那么磷酸铁锰锂的电池理所当然的能达到156Wh/kg，谦虚点说，确实能到150Wh/kg。
磷酸铁锂电池
那么90Wh/kg的出处呢，笔者看有人评论说这是比亚迪以前的产品参数。乍一看，笔者也这么觉得。但是推敲之后，觉得有点不对劲。除了特斯拉直接使用18650电池以外，一般电动汽车的电池都是将电池成组使用的，也就是常说的Pack。那么按照当前的产品规格，电芯能量密度在130Wh/kg的话，成组后90Wh/kg的能力密度还是靠谱的。因此笔者认为，这90Wh/kg指的是当下比亚迪电池组的能量密度，而后面的150Wh/kg指的是比亚迪新材料电芯的能量密度，只是后面定语省略了。这样的文字游戏之下，让人有能量密度提升了60%的错觉，也会让人感觉使用了新的电芯，续航里程可能有翻倍的增加……
这让笔者联想起2007年比亚迪“铁电池”问世时的情景，旧事不提，虽然技术的包装是可以的，但是偷换概念的炒作就有点让人不大舒服。
尽管如此，比亚迪近些年在知识产权的建树还是值得肯定的。专利数也是国内电池企业中的佼佼者。对国外企业的起诉，敢于应诉甚至胜诉，也让比亚迪在业内名噪一时。以这个新型磷酸铁锰锂的电池技术来说，目前正处于公示阶段，相信很快就能得到授权。这个技术如何，笔者不好妄断。但是笔者还是想以自身粗浅的认识，对这个新材料做一些思考。
首先，笔者想先要弄明白专利是什么？专利就是一个Idea，一个具有新颖性、创造性的、实用性的技术方案。而以笔者的经验，配方形式的方案，似乎更容易形成专利。按笔者的平时的一句笑谈：“大部分专利和产品之间关系很密切，距离很遥远。”保守的讲，一个Idea，在实验室实施成功，就完全可以去申请专利。因此，专利很重要，它代表着方向。目前这个技术处于实验室阶段、中试放大阶段、试生产阶段还是批量生产阶段，除了比亚迪自己，别人无从得知。希望相关产品尽快上市，也让人们一探究竟吧。
其次，在比亚迪的专利里，已经被“妖魔化”的石墨烯又出现了。似乎加入了石墨烯，电池的各项指标都会提升。笔者说说自己对这种材料的理解。通俗的说，石墨烯作为一种新型的二维材料，其特点是有较大的比表面积。这就意味着，使用这种材料后，发生电化学反应的区域增加了，换言之，可以同时有更多的电解质发生电化学反应，此时从电池表观上看，就是电池能使用更大的电流充放电。也就是电池的功率特性增加了。所以很多使用石墨烯材料的超级电池的报道，最大特点是快速充放电。由于石墨烯比表面积大，相对的，其密度较其他材料也偏低些，我们知道电池的能量密度与材料的压实密度有很大的关系。因此使用石墨烯后，电池的能量密度不仅很难提升，在使用量较大的情况下，其能量密度可能还会有所下降。当然，笔者相信，肯定有技术手段去权衡功率和能量的矛盾，但是从原理来看，石墨烯不是万能的，除了他自身有很多问题需要解决以外，它的使用效果，也是一把双刃剑。
再次，这种新材料应该可以对电池性能有所提升。以目前笔者掌握的资料来看，最乐观的估计，可能能量密度可以提升20%左右。进步是必须值得肯定的，但是与市场的要求还是有一定距离的。其实笔者觉得更应该关注的是，加入锰以后，产品的成本是否上升，一致性是否可以保证，循环寿命是否有影响这一类现实的问题，相比那点能量密度而言，可能更为重要。好的材料，要让用户充分体验后，才会觉得好，但是如果因为成本和安全问题，连用的人都没有，这个“好”的意义何在呢？这就如同一场足球赛，你如果想射门，前提你要先拿到上场的资格才可以。
最后，笔者想谈谈自己对电池的理解。电极材料对电池来说，非常重要。可以说是电池的心脏。但是不是说光有一个好心脏，就可以解决所有的问题呢？想来答案肯定是否定的。电池虽小，五脏俱全。电极材料仅仅是电池的关键材料之一。同时，好的配方，也要有好的工艺去实现。就算单体好了，串并联之后的性能又如何呢？成组的性能很大程度不是单体本身来决定的，而是单体的一致性来决定的。
一天，和一个同事闲聊这个磷酸铁锰锂的前景时，笔者笑谈：能提升多少呢？别说磷酸铁锰锂，就算把铁都换成锰，变成磷酸锰锂，性能也就那样了吧！可能这么说非常武断，但是这种复合材料最好的效果是弥补单一材料的致命缺陷，而很难放大单一材料的优势。
回到文章的原点，“比亚迪研发的新磷酸铁锰锂电池技术可以将电池组容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水平已经达到三元材料的密度。”三元材料之所以成为未来的热门，是未来有望在较低的成本下达到钴酸锂的性能。磷酸铁锰锂能达到的也只是目前三元材料的性能指标。笔者突然觉得这是一个很有趣的提法，有点像《射雕英雄传》里的裘千仞，成天说自己天下第一，但是“五绝”何时把他当回事过？比较者是现实，被比较者则是未来的方向。笔者YY一下，也许这句对比，也是比亚迪默许了三元材料在未来更有希望吧。也许有朝一日，比亚迪也会发布自己的三元材料吧。
以上，就是笔者对这个技术拙劣的思考，与大家分享
