Una historia que empezó con un lápiz: el nanomaterial más resistente y el coche eléctrico más lejano

Solemos escribir con lápices, de hecho, es pelar el grafito de la mina del lápiz al papel.

En 2002, Zhang Yuanbo, actualmente Profesor Distinguido y Supervisor de Doctorado del Departamento de Física de la Universidad de Fudan, era un estudiante de doctorado que acababa de comenzar su investigación en la Universidad de Columbia. En ese momento, estaba trabajando en un campo que nadie había tocado antes: el grafeno.

En ese momento, nadie había podido separar esta capa atómica del grafito a granel, y el grafeno todavía se consideraba una estructura hipotética.

Siguiendo la idea de "escribir a lápiz", Zhang Yuanbo pasó dos años fabricando un lote de nanolápices con una punta de solo 1-2 micras. A través del micromanipulador, se pueden "escribir" 10 nanómetros en la oblea de silicio. , es decir, unas 30 capas de escamas de grafito.

Zhang Yuanbo, que había dado un gran paso hacia el éxito, estaba muy emocionado en ese momento, pero lo cruel es que, al igual que las noticias, la investigación científica es sensible al tiempo.

En el mismo año, los físicos Andrei Heim y Konstantin Novoselov de la Universidad de Manchester aislaron con éxito el grafeno en experimentos, por lo que recibieron el Premio Nobel de Física 2010.

Zhang Yuanbo recordó más tarde: "Antes de ver [sus] documentos, no teníamos idea de que estaban haciendo un trabajo similar, y mi supervisor y yo estábamos muy frustrados".

No obstante, la investigación debe continuar. Un año después, Zhang Yuanbo aisló un grafeno de mayor calidad y observó un fenómeno físico completamente nuevo: el efecto Hall cuántico anómalo medio entero. Este no es el enfoque de hoy, así que no lo introduciré demasiado.

La cuestión es que, tras esto, se han ido descubriendo sucesivamente una serie de propiedades únicas del grafeno:

Este es actualmente el nanomaterial más delgado y duro del mundo. No solo eso, sino que este material casi transparente tiene una excelente conductividad eléctrica, superando incluso al cobre y la plata, y tiene un gran potencial para el suministro de energía .

Por ejemplo, como baterías para vehículos eléctricos.

Al igual que los vehículos eléctricos, la duración de la batería siempre ha sido uno de los puntos débiles de los vehículos eléctricos de dos ruedas . El área de carga de autos eléctricos en la planta baja parece no poder hacer espacio. Esta sensación es como… Esperar el avión en el muelle de Shamian, esperar el barco en el aeropuerto de Baiyun y esperar el baño en Aifaner antes del trabajo.

Ni siquiera puedo conectar un cargador, y mucho menos un automóvil.

Después de la implementación del nuevo estándar nacional, los vehículos eléctricos nacionales de dos ruedas marcaron el comienzo de una gran reorganización. Antes y después de esto, surgió un nuevo producto de batería llamado batería de grafeno y gradualmente ocupó la atención general, convirtiéndose en un factor importante para mejorar la vida útil de la batería.

La tecnología más puntera debe aplicarse a los vehículos eléctricos más populares. Es Yadea, que actualmente tiene la mayor cuota de mercado, quien desencadena esta ola de innovación en materiales energéticos.

Palabras clave: duración de la batería

Yadi vio el potencial del grafeno ya en 2008, pero debido a que el precio del grafeno temprano era demasiado caro, no tenían prisa por profundizar más. No fue hasta 2017 que Yadea llevó a cabo una serie de investigaciones sobre la preparación de grafeno y lodo, y luego aceleró gradualmente el ritmo de aplicación de baterías de grafeno.

Todo el proceso de colocar una batería de grafeno en un automóvil es similar a la historia del Dr. Zhang Yuanbo hace 16 años. La investigación científica es probablemente la misma.

"La única forma de tener éxito es repetir el experimento. No hay atajos", dijo sin rodeos Wei Shifu, director del Centro de Energía y Energía del Instituto de Investigación Tecnológica de Yadea, en una entrevista con Ai Faner.

Lo que hace que Yadi esté decidido a conquistar la aplicación de las baterías de grafeno son sus cuatro ventajas principales que las diferencian de las baterías de plomo-ácido tradicionales:

Mayor vida útil, mayor capacidad, mayor duración de la batería y mejor rendimiento a bajas temperaturas.

Según los datos de prueba de Yadi, en comparación con las baterías de plomo-ácido tradicionales, las baterías de grafeno se pueden cargar y descargar miles de veces, y su vida útil es 3 veces más larga que la de las baterías ordinarias; la capacidad de las baterías de grafeno con el mismo volumen también es mayor que el de las baterías de plomo-ácido ordinarias, alrededor del 30%.

Al mismo tiempo, la batería de grafeno utiliza un electrolito anticongelante altamente activo, que puede mejorar efectivamente la tasa de difusión del electrolito, mejorando así la reactividad de la batería y asegurando la vida útil de la batería de los vehículos eléctricos en invierno.

En concreto, sobre el GN 3 E9 PRO equipado con la batería TTFAR Graphene 3 Generation Plus, no hace falta mencionar que tiene una gran capacidad y dura mucho, e incluso se puede cargar en un entorno de -20°C.

Con un excelente rendimiento del producto como respaldo, las baterías de grafeno de Yadi naturalmente han logrado buenos resultados en el mercado y el volumen de ventas acumulado ha superado los 45 millones.

Al hablar sobre el desempeño en el mercado de las baterías de grafeno TTFAR, Westford se mostró un poco emocionado en la entrevista.

En comparación con la satisfacción con las cifras de ventas, este es un buen incentivo para todo nuestro equipo de I + D. ¡Es muy alentador recibir comentarios positivos del mercado sobre nuestro trabajo de inversión en I + D a largo plazo!

Dijo que Yadea espera aprovechar al máximo este enorme volumen de usuarios, recopilar y descubrir problemas y optimizar las soluciones técnicas a partir de los comentarios de los usuarios reales y las visitas de investigación.

La dedicación de Yadea a la tecnología también se refleja en sus productos de baterías de litio.

Este verano, cuando Yadea lanzó la batería TTFAR Graphene 3-generation Plus, también sacó a relucir simultáneamente sus logros de investigación y desarrollo en baterías de litio: la batería de litio TTFAR de fibra de carbono 2.0.

Según Wei Shifu, la batería es la batería de litio con la mayor capacidad entre las bicicletas eléctricas estándar nacionales. Adopta una celda de batería apilada cuadrada y un proceso PACK compacto, y la capacidad es 100% más alta que la de las baterías de litio ordinarias.

En términos de seguridad, Yadea ha adoptado la combinación de manganato de litio mixto monocristalino + fosfato de manganeso de hierro y litio, que tiene un "doble seguro" para la seguridad de la batería en la fuente de los materiales.

Tomando el producto como ejemplo, el GN 3 S9 MAX equipado con una batería de litio TTFAR de fibra de carbono 2.0 superó fácilmente la duración de la batería de 200 kilómetros y se convirtió en el nuevo vehículo eléctrico estándar nacional con la batería de mayor duración.

¿Cuál es el concepto de 200 kilómetros?

Incluso los gloriosos trabajadores migrantes que viajan 40 kilómetros al día trabajan durante cinco días sin cargar sus automóviles. Los fines de semana, eligen un momento en el que no hay nadie cerca para recargar rápidamente sus baterías para enfrentar la vida laboral de la próxima semana.

palabra clave: costo

Parece que las baterías de grafeno ya son una tecnología muy madura, pero en 2008, la aplicación de nuevos materiales nunca antes utilizados en esta industria en baterías hace que no haya precedentes de referencia en el camino de la investigación y el desarrollo. "cruce el río sintiendo las piedras" y enfrente el riesgo de fallar en I + D en cualquier momento.

"Por lo tanto, debemos ser más rigurosos y pacientes al formular un protocolo de prueba estricto y continuar impulsándolo, lo cual es un proceso largo y aburrido", dijo Westfield.

La confianza mutua, la persistencia y la determinación del equipo para correr hacia el mismo objetivo son las claves de nuestro avance en los resultados escalonados actuales.

Bajo todo tipo de dificultades, el equipo de investigación científica de Yadea continuó innovando, mejorando y actualizando continuamente la tecnología energética y promoviendo con éxito el progreso de la tecnología energética en toda la industria.

Pero en la conversación con Westfield, Ai Faner aprendió que la dificultad más difícil de superar no es la tecnología, sino el costo——

El grafeno es tan escaso como el oro al principio, por lo que también se le llama "oro negro".

"En esos pocos años, el precio de 1 gramo de grafeno era tan alto como 2000 yuanes. El alto costo hizo que la investigación se interrumpiera, e incluso si el grafeno se combinara con éxito con la batería, el precio definitivamente sería prohibitivo", recordó Westfield. .

Sin embargo, con los esfuerzos del equipo de I+D de Yadi, se desarrolló con éxito un conjunto de tecnología patentada de preparación de grafeno, que no solo redujo el costo del grafeno a menos de 1 yuan por gramo, sino que también tuvo un rendimiento excelente y no emitió emisiones contaminantes, lo que garantiza el grafeno. calidad, y finalmente produjo con éxito la batería de grafeno de primera generación.

Lo encomiable es que si bien existen productos de gama media-alta y productos de nivel de entrada a nivel de producto, a nivel técnico, Yadi no "diferencia".

Un hecho básico es que, ya sea que se trate de un producto de gama alta o de todos los días, la investigación y el desarrollo de la tecnología subyacente, incluidas las baterías, debe realizarse de manera sólida.

Westfield cree que lo que deben hacer es promover un posicionamiento claro del producto y una configuración técnica específica de acuerdo con las necesidades diferenciadas de los usuarios y citó dos ejemplos:

Por ejemplo, algunos usuarios, debido a su largo kilometraje diario, su primera demanda es la batería de larga duración de los vehículos eléctricos. Cuando creamos este tipo de productos con batería de larga duración, debemos dar prioridad a satisfacer esta demanda.

Para algunos usuarios, es posible que no les importe tanto la duración de la batería. Prefieren que todo el automóvil sea liviano y flexible, lo cual es conveniente para que lo conduzcan las mujeres y las personas mayores. Entonces, daremos prioridad a lo "ligero" para construir y lanzar productos que puedan satisfacer sus demandas principales El producto.

El pensamiento de Yadea sobre la experiencia del usuario también se refleja en la garantía de calidad: la batería de cuarta generación Yadea TTFAR Graphene recientemente lanzada es el primer producto de batería en la industria que puede lograr una garantía de 3 años, que es mucho más alta que el estándar de "tres garantías". .

etiquetas: reto

En la etapa inicial del desarrollo de la industria de vehículos eléctricos de dos ruedas, el mercado aún era inmaduro y la forma estaba desorganizada. Después de varias discusiones internas, Yadea decidió enfocarse en el negocio de vehículos eléctricos de dos ruedas, enfocarse en estrategias de globalización y de gama alta, y mejorar continuamente la calidad del producto.

Impulsadas por la "estrategia de gama alta", las ventas de Yadea se mantuvieron en aumento a pesar de la disminución general de las ventas en la industria de vehículos eléctricos en 2015. En 2018, los ingresos por ventas generales de Yadea aumentaron un 25 % en contra de la tendencia, con ventas que superaron los 5 millones de unidades.

En los últimos dos años, Yadi también ha enfrentado severas pruebas de mercado.

Desde el producto en sí, afectado por el entorno económico, los precios de las materias primas como el acero y el aluminio continuaron aumentando, y la presión de costos ejercida por la cadena de suministro continuó aumentando. Westfield cree que, en este caso, Yadi debería hacer dos cosas:

1. Mejorar la eficiencia del uso de materiales y minimizar el desperdicio;
2. Acelere la innovación tecnológica, asegure la calidad mientras reduce el costo del uso de materiales y ayude a controlar los costos.

Además, la batería de grafeno pionera de Yadea también ha causado un seguimiento de baja calidad en el mercado, lo que ha tenido cierto impacto en la estandarización de la industria y el mercado, y también ha provocado la insatisfacción de algunos usuarios con las baterías de grafeno.

Solo hay una forma de resolver este problema: adherirse a la calidad del producto y promover el desarrollo saludable de toda la industria con actualizaciones iterativas tecnológicas benignas.

En el futuro, Yadea seguirá adhiriéndose a la I + D paralela de línea dual y al modo de salida de batería de grafeno + batería de litio para ayudar a la realización de funciones diversificadas de productos. Entre ellos, las baterías de grafeno seguirán siendo el centro de atención en una determinada etapa, y Yadea seguirá mejorando el peso ligero y la densidad energética de las baterías de grafeno.

Yadea se mantendrá al día con la tendencia de los materiales energéticos y las tecnologías relacionadas, y siempre mantendrá una actitud abierta y exploratoria para fabricar mejores productos.

Cuando dijo esto, el tono de Westfield fue muy firme.

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