董薇

“充电8分钟，续航1000公里。”是不是像极了当年红极一时的某国产手机的广告词：“充电5分钟，通话两小时。”前不久，广汽集团的石墨烯快充电池让国产电池充电技术又一次占据了热搜，而广汽的野心可不仅如此，它这次押宝在电池技术上，是因为希望自己生产的汽车像当年的国产手机一样，打出一场翻身仗。

石墨烯作为目前人类已知最薄、强度最大、导电导热性能最强的纳米材料，是新能源电池的理想材料。利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，这类新型电池以闪电超人的速度正试图改变着人类的蓄电生活。此次，广汽集团发布的石墨烯电池具备6C快充能力，结合高功率超充设备，最快8分钟就能充电至80%，结合硅负极材料，能量密度可提高到280千瓦时每千克左右，是同体积镍氢电池的9倍，寿命大于1600循环，搭载此类电池的电动车，其续航里程可达到1000公里。

放眼国内汽车制造领域，在电池技术方面下功夫的可不止这一家。除了广汽的石墨烯快充电池可以将电动汽车的续航能力提升到上千公里，我们还有什么充电秘密武器，能为电动汽车提供超长续航动力呢？那就是我们国产的蔚来“固态电池”。1月9日蔚来宣布正式推出150千瓦时电池包，使用固态电池。搭载该电池包的蔚来ES8续航里程将达到730公里，最高续航里程达到910公里，媒体称之为首款搭载于量产车的固态电池。

这不禁又一次让我们感叹，网红的石墨烯电池和固态电池背后，一场“蓄电革命”正在酝酿爆发。

网红石墨烯

翻开初中物理课本，具有启蒙意义的电池——伏打电池，跃然纸上。1799年，伏打用含食盐水的湿布夹在银和锌圆板中间，以银布锌、锌布银等依序堆积成圆柱，利用导线连接最顶端的银（正极）和最底层的锌（负极），制造出最早的电池——伏打电池。此后，锌铜电池、铜银电池相继产生，利用金属间活性差异而发生的化学反应带动电子在正负极之间流动，产生源源不断的电能。传统电池发展到今天，俨然已经成为有上百位家庭成员的大家族了。不过，能够在众多电池中脱颖而出，成为家族中的网红产品，石墨烯电池可是靠的真本领。

众所周知，石墨烯材料具有质量轻、强度高、超强导电的特性。不过，电池作为一款消耗品，如果真想把石墨烯应用到电池领域，那他的使用寿命就是必须考量的因素。

中国研制的石墨烯电池准确的称谓应该是石墨烯基锂电池，即将石墨烯作为一种介质加入到锂电池的正极材料，利用石墨烯优秀的电子导电性，来提高电子在电池正负极间的传导速率，增加锂电池的性能，在大电流充电时，利用石墨烯较好的导热性促进颗粒间温度的均衡，避免活性颗粒局部过热导致寿命衰减，用来提升大功率电池循环寿命。

中国的研究团队对石墨烯在电池领域中的使用，可不仅局限在增强蓄电电池性能上，从清洁环保的角度分析，石墨烯电池在科学家的预期中，未来，石墨烯薄膜可以用来从大气中筛选出氢气来发电。使用这样一种薄膜，燃料电池可以从空气中提取氢气并燃烧，以驱动电动汽车，而电动汽车不会排放有害环境的废气。

不仅要快，还要“无线”快

石墨烯的应用让电池电量更足、寿命更长，但这样的电池就像是一个深渊，如何把它快速填满，变成一片水池，就需要打开蓄电领域中的另一道瓶颈——快充技术。

其实，快充和慢充是相对的概念。我们以手机快充为例，来解释一下快充原理。在诺基亚盛行的功能机时代，800Ma电池三天不用充电。到了安卓和苹果盛行的智能机时代，电池焦虑排山倒海式席卷而来。从高通QC1.0的高压低电流，到QC2.0的低压高电流，快充技术步步革新。

中学物理课公式：P（功率）=U（电压）I（电流），想要功率增大，既可以靠提高电压实现，也可以靠提高电流实现。前面提到的QC1.0提高的就是电压。QC2.0也就是闪充提高的就是电流。再后来，人们发现单独提高电压和电流遇到瓶颈了，于是电荷泵和串联双电芯技术应运而生。电荷泵这种电能转换设备可以在电压减半的同时电流增倍，这种明显高于普通充电器集成电路的转换效率还使电荷泵在充电过程中发热减小，华为P30手机上的40W快充就用到了这个电荷泵技术。而串联双电芯就是把一块电芯分成两块，根据串联分压原理，分别充电，又快又不热。这两项技术的并用，也让一些手机全面突破65W，甚至是100W超快闪充，将15分钟充满4000mAh电池的梦想照进了现实。

不过，这毕竟是有线充，看着桌面上形如蛛网的充电线，那些有强迫症的工程师便在无线充上开始大做文章。1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉构想的无线输电方法是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，利用电磁波来传输能量。到了2007年，麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果，把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波，成功实现无线传导。经过了十几年的发展，无线充电从最初只能给电子表充电，如今已经可以为手机、智能家电，甚至是工业机器人这样的智能设备无线充电。除此之外，无线充电的距离也在逐步拉长，比如前不久，小米官宣了自己研发的隔空充电技术，已经可以把充电距离延长到数米之外。

不过，随着无线充电技术的发展，随之而来的辐射焦虑开始笼罩在人们周围。其实仔细想想就会知道了，无线充电原理是电磁感应现象，属于超低频工作的电子设备，跟普通的小型家电辐射相当，对人体没有特殊影响，这就好像我们用电饭煲煮饭也会产生电磁辐射，但却都在国家标准控制之下，正常使用不会对人体产生明显影响。相反无线快充，却会给生活带来最大的便利，已经实现无线充的手机、电脑、相机、家用电器是不是让家庭空间更整洁了，未来更多的无线快充会让公共空间更加有序，生活更加具有美感。

让电池重生

电池用起来是真的好，但是用过之后的回收处理问题，就像是一个永远无法逃离的莫比乌斯环，世界各国都在致力于更好地处理能源高效利用同环境保护的矛盾。对于动力电池的回收再利用，目前普遍采取的方式是：梯次利用+再生處理。对于新能源汽车上退役的动力电池，能量残余在70%以上的，经过挑选、测试等环节之后，可进一步应用在储能、分布式光伏发电、家庭用电、低速电动车等领域；之后再进一步分解，进行再生处理。

日本自1994年起，建立了“蓄电池生产—销售—回收—再生处理”的电池回收利用体系。这种回收再利用系统是建立在每一个厂家资源努力的基础上，零售商家、汽车销售商和加油站免费从消费者那里回收废旧电池，最后由回收公司进行分解。2000年起，日本政府规定生产商对镍氢和锂电池的回收负责，电池收回后运回电池生产企业处理，政府给予企业相应补助。

美国国际电池协会制定了押金制度，促使消费者主动上交废旧电池。政府利用网络，采取附加环境费的方式，通过消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费，作为产品报废回收资金支持，同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原材料卖给电池生产企业。

德国政府立法回收，生产者承担主要责任。利用基金和押金机制建立废旧电池回收体系市场化。除了电池生产和进口都必须在政府登记，德国环保部会示范项目进行资助，探索废旧动力电池资源化利用的研究。

从1780年意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，偶然发现的生物电开始，物理学家在实验中经过大量实验不断的迭代着电池的发展，并在20世纪以来电力革命及当今科学技术发展中充当着持续动力的角色。以“开环”为起点，蓄电革命从偶然的生物放电拓展到化学能到电能的转换，以“闭环”为终点，生物电池的研究发展又回到了那个初心，而沿途的风景早已大不相同。