作者：九监 

来源：锦缎

上周五（1月15日）尾盘，广汽集团(SH:601238/HK:02238)“石墨烯电池”9月量产的消息引爆市场。当天，A/H两地市场的广汽，A股涨停收盘，港股则收涨19.5%，成交额分别达到10亿和37亿元。

不过市场里弥漫的乐观情绪甚至未持续过24小时。隔天举行的中国电动车百人会论坛上，欧阳明高院士的一番话，迅速为市场的热忱浇下一盆冷水，他说：“如果某一位说，（这个车）既能跑1000公里，又能几分钟充完电，而且还特别安全，成本还非常低，大家不用相信，因为是不可能的。”

图1：受“石墨烯电池”消息促动，广汽股价单日暴涨。来源：百度

“充电8分钟续航1000公里”，“续航1000公里”，广汽集团放出的这颗“电池卫星”究竟是怎么回事？

随着更多业内人加入讨论、官方的进一步解释以及我们在技术维度的研判，目前已大致确认3件事：

1. 广汽所谓“石墨烯电池”说法并不准确，但并非不切实际；

2. 该石墨烯电池主要涉及一项电池负极技术：以石墨烯作为导电添加剂的“硅基复合负极材料技术”。其中，石墨烯作为负极材料中导电添加剂的掺入（最多不超过8%），可以提升电池的高倍率充电性能，即辅助实现所谓的“充电8分钟续航1000公里”；基于“一核双壳”结构工艺的“硅基锂离子负极”，则可以提升电池循环稳定性、结构密度与放电倍率性，即实现所谓的“续航1000公里”。

3. 该电池同时涉及一项快充技术：在以石墨烯为三元锂电池正极材料导电剂基础上，通过一套降温冷却系统，而实现6C快充能力，即一种“充电8分钟续航1000公里”技术。

基于这样的基本事实，我们的结论是：广汽所称的“石墨烯电池”正确的命名应为“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”。这项电池技术并非新技术，但在工艺上有较大突破。该电池所标榜的性能参数，虽然有水分，但也有较大的实现可能性。

01

一颗旧卫星

实际上，长期追踪石墨烯技术的人士都知道，广汽这几天放出的“石墨烯电池”卫星，本身就是一颗“旧卫星”。早在2014年，就有一家名叫Graphenano（中文意为“石墨纳米”）的西班牙公司公司就号称已与该国科尔瓦多大学，联合研发出了全球首件石墨烯聚合材料电池。

在对外推介这件石墨烯电池时，Graphenano使用的参数话术就包括：

◆能量密度超过600wh/kg（即每公斤电芯可产生0.6度电。理论上，500wh/kg可以实现1000公里的真实续航）；

◇单次续航里程可高达1000公里；

◆单次完全充电仅需8分钟以内；

◇使用寿命是锂电池的两倍。

……

不过令人感到遗憾的是，Graphenano与科尔瓦多大学主导的这项实验室技术，迄今仍未走出PPT，时间过去6年多未见落地。

本质上说，无论是2014年的Graphenano还是2021年的广汽，它们所谓的“石墨烯电池”，都是希望通过“核—壳”结构工艺实现石墨烯与硅的结合，作为新的硅基负极材料，部分替代原来完全以石墨为核心的碳基负极材料，以提升锂电池的整体容量和充电速度。

故而，这种电池正确的命名方式应为“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”，本质仍是锂电池（因为使用量最大的核心正极材料未发生变化），而不是石墨烯电池。

图2：石墨烯概念图。来源：百度百科

02

有水分但并非不切实际

欧阳院士的一盆冷水非常及时，因为广汽所称的“1000公里高续航”与“10分钟快充技术”均存在一定水分，而且受制于现实产业链的配套设施不健全难以短期铺开。

但理性地说，广汽前瞻发布的这项“掺杂石墨烯的锂电池”，并非不切实际，“脱水”之后仍有较强的可行性与市场空间。

【1】先说水分：“掺杂石墨烯的锂电池”仍属于过渡技术，性能提升存在天花板。

我们几乎可以断定，在广汽版“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池””中，石墨烯的作业是作用导电剂，以减小抗阻性、提升充放电的倍率性，即主要用于提升充电速度。

但对于对锂离子电池来说，石墨烯作为导电剂附着于硅基复合负极材料中（或同样作为导电剂附着于三元锂电正极材料中），没有办法从根本上改变锂离子电池的能量密度，在提升电池整体容量方面只起到辅助性作用。

在提升电池容量（或称能量密度）方面发挥主要作用的，是硅材料（纳米硅）。也就是说，广汽版“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”中，真正的主角是以纳米硅为核心的复合型（其实引入纳米硅后，石墨占比仍超过纳米硅）负极材料。

真正以石墨烯为主体材料的动力电池，目前尚无法在实验室中完全实现。故而，从截至目前的现实路径上看，固态电池的前景（以特斯拉4680无极耳电池为代表）还是要明显优于“掺杂石墨烯的锂电池”，后者只属于一种过渡技术。

一言以蔽，广汽所称的“石墨烯电池”，最核心突破还在于“一核两壳”结构工艺（下文会具体说）的硅基复合型负极材料技术；但鉴于掌管锂电池核心性能指标的还是正极材料，所以这项技术在电池性能提升方面存在显著天花板。

【2】再说现实意义：广汽的硅基复合型负极材料技术工艺以及电池快充技术，拥有理论数据支持，有着较为现实的应用前景与竞争力。

众所周知的是，硅是目前已知比容量（4200mAh／g）最高的锂离子电池负极材料，是石墨类负极材料的12倍多。故而，将纳米硅引入锂电池的负极材料中，部分替代石墨，理论上可以极大提升锂电池的能量密度。

目前，现有电动车的电池系统能量密度普遍为160wh/kg（比亚迪的汉EV电芯能量密度为170wh/kg，特斯拉model 3长续航版为161wh/kg），而广汽基于硅基复合型负极材料技术的“掺杂石墨烯的锂电池”，据说将能实现280wh/kg，即实现了57%的能量密度提升。

如果事实如此，那意味着：参照160wh/kg能量密度所对应的600公里NEDC续航，广汽“掺杂石墨烯的锂电池”的确可以实现1000公里NEDC续航。当然，具体到真实续航，往往还需要打上6、7折。

另外，关于这款电池的快充问题，目前有投资者质疑其是否噱头大于实质。而来自广汽集团方面的技术储备则显示，针对这个问题，它们的秘密武器是一项“包括壳体、液冷结构及设于所述壳体内的多个电芯模组”的动力电池系统实用新型专利技术。

该系统也涉及石墨烯——在正极材料中也添加石墨烯作为导电剂。该系统的核心在于基于石墨烯导电剂的“一套降温冷却系统”，使内部温度的一致性和安全性也能得到保障，进而确保搭载该系统的车辆可在10分钟(6C)内完成快速充电。

图3：不同材料的电阻系数与温度系数，第一列为石墨烯。来源：百度百科

这里简单说下什么是6C快充：目前对于快充并没有一个特别严格的定义，一般可以理解为在小于1小时内充电的制度(即充电速率大于1C)，以区别于慢充数小时级的充电。根据早期美国加州空气资源委员会(CARB)的规定，电动汽车快速充电时间为10min(6C)。

不过必须指出得是，快冲技术在当前的实现，不仅取决于电池本身，更取决于高功率充电桩技术的推广。这也在很大程度上，是一个产业链耦合问题，对中国的充电桩行业进一步的技术升级形成挑战与机遇。

最重要的是，广汽这一电池技术，本身对于石墨烯的需求并不特别大，加之最近3年多基础型石墨烯产品的售价大幅降低，所以仅就石墨烯而言，对于成本的制约并不突出。制约这项电池技术的主要成本以及难度，可能来自于电池设备及工艺。

以上，因循谨慎性原则，鉴于固态电池或许至少要在2025年才能商业化，广汽这一“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”如果能够在一年内量产，还是很有竞争力的。

03

可以谨慎乐观

我们之所以对广汽这一电池技术保持谨慎乐观，原因不止是在技术路径上存在差异化竞争窗口期，还在于它的相应自主核心技术确实拥有一定的技术优越性。

根据检索可知，广汽这一系列电池技术，研发已经铺陈4年以上。这从其相关发明专利申请时间可以回推——其核心专利申请至少可以追溯至2018年11月。

更重要的是，通过对其相关核心专利的观察可知，广汽这项电池技术并不是凭空出现，本身也是因循电池技术发展规律而来——主要的技术进步并不在于石墨烯或纳米硅等材料的引入，而是其“一核两壳”技术工艺。

所谓“一核两壳”工艺，具体来说是指其硅基复合负极材料结构，包括内核、第一壳层和第二壳层：

■内核包括硅碳复合材料（满足高克容量及高功率密度锂离子电池）；

■第一壳层包括无定形碳层（用于提升导电性，约束内核的体积膨胀改善嵌锂的均匀性）；

■第二壳层包括导电聚合物层（石墨烯所在之处，具有较好的韧性，充放电过程中避免无定形碳层开裂的现象，有利于形成稳定的固体电解质膜，进而提升材料的循环稳定性）。

实际上，目前阻碍硅系负极材料大规模产业化应用的核心技术难点，就在于当负极添加的硅系活性材料较多时，通常会因为约束性不够导致体积膨胀、碳层开裂，不足以形成稳定的固体电解质膜，使得电池经过超200次放电后性能迅速衰减至初始的70%以下。

而广汽这项“一核两壳”工艺，则在一定幅度上针对性的有效处置了这个问题（见下图）。

图4：广汽的“一核两壳”式硅基负极结构，可以有效对抗电池衰减。来源：专利文件

故而，至少从这项技术所测试并显示出的纸面技术指标上，我们可以对广汽“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”保持谨慎乐观。

最后特别指出，本文涉及技术方面内容较多，难免谬误与疏漏。不足之处，敬请各位文后留言指出与讨论。