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一个从铅笔开始的故事:最硬的纳米材料和运行时间最长的电动汽车

发布于:2024-06-21 编辑:匿名 来源:网络

我们平时用铅笔写字的时候,其实是把铅笔芯里的石墨剥到了纸上。

2009年,现任复旦大学物理系特聘教授、博士生导师的张远波,还是刚开始在哥伦比亚大学做研究的博士研究生。

当时,他正在研究一个从未有人涉足的领域——石墨烯。

▲张远波,图片来自:复旦大学 当时,没有人能够将这种原子层与大块石墨分开,石墨烯还被认为是一种假想的结构。

遵循“铅笔书写”的想法,张远波花了两年时间制造了一批笔尖仅1-2微米的纳米铅笔。

使用微操纵器,他可以在硅片上“书写”10纳米,即30层。

左右都有石墨片。

向成功迈出了一大步的张远波当时心情非常激动,但残酷的是,科学研究和新闻报道一样,也是有时效性的。

▲康斯坦丁·诺沃肖洛夫(左)和安德烈·海姆(右),图片来自:EktbTV 同年,物理学家、安德烈·海姆和曼彻斯特大学的康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验中成功分离出石墨烯,并因此获得诺贝尔物理学奖。

张远波后来回忆道:“在看到(他们的)论文之前,我们不知道他们在做类似的工作,我和我的顾问都非常沮丧。

”尽管如此,科学研究仍必须继续。

一年后,张远波分离出更高质量的石墨烯,并观察到一种全新的物理现象——半整数反常量子霍尔效应。

这不是今天的重点,所以就不做过多介绍了。

▲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能被发现:它是目前世界上最薄、最硬的纳米材料。

不仅如此,这种近乎透明的材料具有优异的导电性,甚至超越了铜和银,在能源供应方面具有巨大的潜力。

例如,作为电动汽车的电池。

和电动汽车一样,续航一直是两轮电动汽车的痛点之一。

楼下好像没有电动车充电区的地方。

感觉就像……在沙面码头等飞机、在白云机场等船、在爱饭儿等下班前的厕所——连充电器插头都一样。

你连它都够不到,更不用说汽车了。

新国标实施后,国内两轮电动车迎来了一次大洗牌。

大约在这个时候,一种名为石墨烯电池的新型电池产品出现并逐渐占据主流关注,成为提高电池寿命的主要推动力。

最前沿的技术应该用在最流行的电动汽车上。

掀起这波能源材料创新浪潮的是目前市场份额最大的雅迪。

▲图片来自:极客公园 关键词:电池寿命 雅迪早在2008年就看到了石墨烯的潜力,但由于早期石墨烯的价格太昂贵,他们并不急于深入钻研。

直到2008年,雅迪才对石墨烯和浆料的制备进行了一系列研究,随后逐渐加快了应用石墨烯电池的步伐。

▲图片来自:投资界把石墨烯电池装进汽车的整个过程,其实和16年前张远波博士的故事很相似。

科学研究大体上是一样的。

“成功的唯一方法就是重复实验。

没有捷径。

”雅迪技术研究院动力能源中心主任韦世富在接受爱范儿采访时直言。

▲韦师傅接受艾范儿采访。

图片来自:雅迪。

让雅迪决心攻克石墨烯电池应用领域的,是其区别于传统铅酸电池的四大优势:更长的寿命、更大的容量。

,更长的电池寿命,更好的低温性能。

据雅迪测试数据显示,与传统铅酸电池相比,石墨烯电池可充放电数千次,寿命比普通电池长3倍;同样体积的石墨烯电池的容量也高于普通铅酸电池。

约30%。

同时,石墨烯电池采用高活性防冻电解液,可以有效提高电解液的扩散速率,从而提高电池反应活性,保证电动汽车的冬季续航能力。

▲雅迪冠能3 E9 PRO,图片来自:牛魔网具体到冠能3 E9 PRO搭载TTFAR石墨烯3代Plus电池,容量大、跑得远不言而喻,甚至可以在-20℃下运行°C 充电环境。

在优秀的产品性能的支撑下,雅迪的石墨烯电池自然在市场上取得了不错的成绩,目前累计销量已突破万台。

▲图片来自:雅迪谈到TTFAR石墨烯电池的市场表现,魏师傅接受采访时略显兴奋。

这与其说是满足于销售数字,不如说是对我们整个研发团队的一个很好的激励。

我们长期的研发投入工作得到市场的积极反馈,非常令人鼓舞!他表示,雅迪希望充分利用这一庞大的用户基础,从真实的用户反馈和调研走访中收集和发现问题,优化技术方案。

▲雅迪冠能3 E9 PRO,图片来自:雅迪 雅迪对技术的坚持也体现在其锂电池产品上。

今年夏天,雅迪在发布TTFAR石墨烯第三代Plus电池的同时,也同步带来了他们在锂电池方面的研发成果——TTFAR碳纤维2.0锂电池。

▲TTFAR碳纤维2.0锂电池,图片来自:雅迪 据韦世富介绍,这款电池是国标电动自行车中容量最大的锂电池。

它采用方形叠片电芯和紧凑型PACK技术,容量比普通锂电池高%。

在安全性方面,雅迪采用单晶混合锰酸锂+磷酸铁锰锂的组合,从材料源头为电池安全提供“双保险”。

以同款产品为例,搭载TTFAR碳纤维2.0锂电池的GN 3 S9 MAX轻松突破续航里程,成为续航里程最长的新国标电动汽车。

▲雅迪冠能3 S9 MAX,图片来自:雅迪公里是什么概念?即使一名光荣的农民工每天通勤40公里,连续工作五天,期间也不需要给汽车充电。

他可以在周末没人的时候快速充满电池,为下周的工作生活做好准备。

关键词:成本 现在看来,石墨烯电池是一项非常成熟的技术,但将这种业界从未使用过的新材料应用到电池中,意味着尚无研发先例。

参考一下,一切都只能是“摸着石头过河”,时刻面临着研发失败的风险。

“所以我们需要更加严谨和耐心地制定严格的试验计划并不断推进。

这是一个漫长而无聊的过程,”韦斯特福德说。

团队的相互信任、坚持和向同一个目标冲刺的决心,是取得目前突破性成果的关键。

面对种种困难,雅迪科研团队不断创新,不断完善和升级能源技术,成功推动了整个行业能源技术的进步。

一个从铅笔开始的故事:最硬的纳米材料和运行时间最长的电动汽车

▲图片来自:凤凰网 但在与韦师傅的交谈中,爱范儿了解到,最难攻克的困难不是技术,而是成本——石墨烯一开始就像黄金一样稀缺,所以也被称为“石墨烯”。

是“黑金”。

“当年,1克石墨烯的价格高达1000元人民币,高昂的成本迫使研究停止,即使石墨烯与电池成功结合,价格也令人望而却步。

”韦师傅回忆道。

但在雅迪研发团队的努力下,很快成功研发出石墨烯制备专利技术,不仅将石墨烯成本降低至每克1元以下,而且性能优异、无污染物排放,保证了石墨烯质量,终于成功生产出第一代石墨烯电池。

▲图片来自:雅迪 难能可贵的是,虽然产品级别确实分为中高端产品和入门级产品,但在技术层面,雅迪并没有“歧视”它们。

一个基本事实是,无论是高端产品还是日常产品,包括电池在内的底层技术的研发都必须脚踏实地地进行。

韦师傅认为,他们要做的就是根据用户的差异化需求,推动明确的产品定位和具体的技术配置。

他举了两个例子:比如有些用户,因为每天的骑行里程比较长,他们的第一需求就是电动车的超长续航,所以我们在打造这类定位长续航的产品时,我们必须优先满足这一需求。

有些用户可能不太关心电池寿命。

他们希望整车轻便灵活,方便女性和老人乘坐。

然后我们会优先考虑“轻量化”来打造和推出能够满足他们核心需求的产品。

产品。

▲雅迪冠能3 S9 MAX,图片来自:雅迪 雅迪对用户体验的思考还体现在质保上——最新的雅迪TTFAR石墨烯4代电池是业内首款能够实现3年质保的电池产品远高于“三包”标准。

关键词:挑战两轮电动车产业发展初期,市场尚不成熟,形态混乱。

经过内部多次讨论,雅迪决定专注于两轮电动车业务,聚焦高端化和全球化战略,不断提升产品品质。

在“高端战略”驱动下,2018年电动车行业销量整体下滑的情况下,雅迪销量持续攀升。

年内,雅迪整体销售收入逆势增长25%,销量突破万辆单位。

▲雅迪冠能3 E9 PRO,图片来自:雅迪 这两年,雅迪也面临着严峻的市场考验。

至于产品本身,受经济环境影响,钢、铝等原材料价格持续上涨,供应链带来的成本压力持续上升。

韦师傅认为,在这种情况下,雅迪应该做两件事:提高材料使用效率,尽量减少浪费;加快技术创新,保证质量的同时降低材料使用成本,有利于成本控制。

此外,雅迪首创的石墨烯电池也引发了市场上的一些低质仿制品,对行业和市场的规范化产生了一定的影响。

这也导致了一些用户对石墨烯电池的不满。

▲图片来自:雅迪解决这个问题只有一个办法——坚持产品品质,以良性的技术迭代升级带动整个行业的健康发展。

未来,雅迪将继续坚持石墨烯电池+锂电池两线并行的研发输出模式,协助实现产品多元化功能。

其中,石墨烯电池在一定阶段仍将是重点,雅迪将在石墨烯电池的轻量化和能量密度方面不断做出改进。

雅迪将紧跟能源材料及相关技术的发展趋势,始终保持开放、探索的态度,创造更好的产品。

说这话的时候,韦师傅的语气非常坚决。

一个从铅笔开始的故事:最硬的纳米材料和运行时间最长的电动汽车

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