当现代人被社会磨得圆润、磨平了棱角,刺鲀可以说是现代人的“偶像”,毕竟它被激怒的时候,可以既圆润,但又充满棱角地出现在众人眼前。想变大就变大真的是一件好事吗?刺鲀说变大就变大可以说是这些物种标志性的特征。而在英语中,刺鲀被称为porcupinefish,意为豪猪鱼,这也生动地表现了它和豪猪类似布满尖刺的形态。
很多人会以为刺鲀变大是像气球充气,但其实刺鲀一般是吞入大量的海水,只有被带离海水的时候,才会吞空气。在“吨吨吨吨”的时候,它们的鳃裂会完全紧闭,强韧的瓣膜也会封住口腔,强大的压力使刺鲀全身膨胀到原来的2~3倍,圆鼓鼓的就像一个长满刺的气球。
你一定会好奇,为什么刺鲀可以这么想大就大?
秘密就在于刺鲀食道延伸出的口袋状结构和充满弹性的皮肤,而它皮肤表面特殊的尖刺结构不仅不会成为变大膨胀的障碍,还能成为它防御的利器——这些刺并不相连,而是像搭积木一样相互支撑,可以轻而易举地支棱起来。膨胀变大并不总是好事。随意变成一个“刺头”是刺鲀得天独厚的优势,对于广大打工人来说,也是羡慕不来的本领,但在人类世界,一言不合就变大有时候可能还会惹麻烦。
就拿今天愈发主流的新能源汽车来说,为了不断改进其续航里程,造车厂商们也在持续不断地对电池动手,比如在电池负极加点硅。但硅也是个“着急上火”就膨胀的主,添加时一不小心就会出现问题。
为什么要在电池里加硅?为了不让它轻易变大,我们又该如何做呢?首先让我们回顾电池的构成——电池的正负两极,是由正极材料涂层的极板与负极材料涂层的极板堆叠而成。这里负极板上的活性物质就是负极材料。
从电芯的横截面来看,中间有隔膜,右侧是正极材料,左侧为负极材料。当然,不同类型电池的厚度也是有差异的。我们经常看到有各种类型的锂电池,比如上面提到的钴酸锂,以及三元锂电池,它们主要依靠不同活性的电池正极材料带来不同的电池容量。而容易被人忽略的是,负极材料同样也决定着电池的表现。我们或许会注意到,电池负极除了使用石墨等碳材料,最近还有少量添加硅的趋势。
因为相比碳材料的负极,硅材料被发现其理论容量最高可达4200 mAh/g,远大于前者的372 mAh/g,是目前人类已知能用于负极的材料中理论比容最高的材料。同时因其低嵌锂电位、低原子质量、高能量密度,并且硅材料环境友好、储量丰富、成本较低。因此在电池负极“掺点”硅越来越成为了电池厂商们的基本操作。
可是当上帝开了一扇门,就可能会关好几扇窗——硅在反应中会出现体积膨胀的问题,在相关的理论计算中,这个体积变化可以达到320%,这可比刺鲀生气膨胀的2~3倍还要大一些。这样一来也就容易导致电池极片破碎,造成电池容量衰减,很难像刺鲀一样“收放自如”。因此在硅碳材料能量密度和稳定性之间需要一个平衡。针对这个弱点,广汽集团创新的在传统人造石墨和硅混合的基础上,研发出了“海绵硅负极片电池技术”。有什么优势?
听名字你大概就能猜出个一二。相比普通的三元锂电池,电芯能量密度达到220、230Wh/kg就十分厉害了,而海绵硅负极片电池技术可达到280Wh/kg以上,能大幅提高能量密度。当然了,这只是硅负极的基础技能。而且,广汽集团通过材料、粘结剂、极片颗粒设计、制造等近五十项专利技术群,让电池内部的硅负极片像你家的洗碗海绵一样柔软,使硅在充放电过程中的膨胀和收缩被限制和缓冲。
其技术核心包括了“纳米复合硅技术”、“自修复粘结剂技术”、“梯度复合涂布技术”等一系列的技术群,它们被合称为“海绵硅负极片电池技术”。同时,这项技术也意味着能让电池负极既像海绵一样柔软,又可以吸很多水,大大增加容量。
根据广汽带来的最新数据,通过该技术,可以实现锂离子电池单体电芯体积减小20%,重量减轻14%;未来会进一步将体积和重量都减小和减轻一半以上。
该技术还对延长电池使用寿命、提高锂离子电池的可靠性有明显的作用。跑得越远,充的越快,才是未来新方向。在广汽2021科技日上,展出了大量行业领先的技术,还发布了广汽集团作为行业先锋的科技创新成果。当然,在这里你也能找到一些纠结已久的问题的答案,比如电动汽车中的“长续航”和“快充”两个指标该如何做到极致?害!在广汽集团这里,当然是两手抓,两手都要硬!
在广汽2021科技日展览上,除了能看到让电池“更轻、更小”从而提升现有车型续航里程的海绵硅负极片电池技术,还能了解基于广汽三维结构新型材料而研发的“超级快充电池技术”。
刚刚曾经提到许多锂电池的负极都喜欢使用天然石墨、人造石墨等碳材料,提到得益于石墨良好的导电性,再加上具有良好的层状结构,十分适合锂离子的反复嵌入-脱嵌。
而我们在许多地方经常听说的石墨烯材料,从物理结构上来说是仅由一层碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米薄片。由于技术原因,从中剥离出单层石墨烯材料的难度很高。举个例子,如果你眼前有1㎜厚的石墨,中间就一层一层大约铺垫150万层的石墨烯。
受制于提取这种纳米材料超高的技术难度,在2004年才由英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)制成,他们也以此获得了2010年诺贝尔物理学奖。两位诺贝尔奖得主。
相比石墨,石墨烯具有机械强度大、拉伸性能好、导电性能好(导电性能甚至强于金属中导电性能最好的银)、导热散热性能好(纯的无缺陷的单层石墨烯导热系数高达5300W/mK,导热性能不仅远超石墨,而且比金属中导热性能最好的银还要强10倍)等许多诸多优点,市场上1g售价曾高达600元,“黑金”堪比黄金。这么好的材料,当然逃不过广汽集团的战略网络。
在2021科技日上,广汽集团的另一大亮点——超级快充电池技术,其技术核心就在于广汽自主研发的三维石墨烯材料,通过在电芯正负极引入该材料,构建了锂离子和电子的快速传输通道,使电芯具备了优异的快充性能。而广汽已经完成对应的电芯、模组、电池包样件的测试工作,经过装车测试达标后,将在今年9月首次搭载在AION V上。这个技术如其名,有望极大缓解电动车主的城市充电焦虑。
因为它带来的3C高倍率快速充电,理论上可以实现0%-80%电量充电时间为16分钟,而在广汽实验室的实验结果表明,6C倍率的充电更是能带来惊人的8分钟充电0%-80%。也就是说,当这项技术得以真正成功落地普及,在不远的未来我们就有望看到电动车充电和燃油车加油一样高效、快捷,电动车也不再会因为充电磨叽而饱受诟病。
而随着不断更新和打磨,广汽超级快充电池技术足够成熟时,车辆常年常温6C快充理论上可达100万公里的使用里程。车主们可以放心开、随心充,不太需要再对电池容量和寿命而忧心忡忡。可以说,广汽集团这一波不只是为自己而战,更是证明了新能源汽车的无限潜力。
跑得又远又好还不够,广汽在本次科技大会上还带来了全新一代ADiGO 4.0智驾互联生态系统。
相信熟悉广汽的朋友们都知道,ADiGO系统是今天国内领先的智能驾驶系统,去年我们就曾和广汽合作推出过“一键泊车”的超难挑战。
而ADiGO 4.0系统中最亮眼的就是全新升级的领航驾驶辅助系统(NDA),得益于行业领先的31个智能感知传感器,在此前的L3级自动辅助驾驶基础上,我们可以看到搭载了ADiGO 4.0的广汽传祺、广汽埃安将引领开启新的自动驾驶时代——支持高速公路和匝道内单车道巡航、自动换道、自动超车、自动上下匝道,这些在高速上让我们感觉无比疲倦枯燥的操作,在ADiGO 4.0这里将变得更简单、流畅,更不用说难度更高的记忆泊车系统(HPA)了。
不知道今年我们能不能再一次看到广汽带来的难度加码的泊车挑战呢?不过可以明确的是,当智能化、科技化、人性化的理念逐渐和产品进行深入结合,我们一定能收获到颠覆传统的驾驶、科技体验。
新能源汽车的发展从来不是一条腿走路,而是需要多管齐下、全面耕耘。可以见得,广汽集团在新能源汽车领域已经处于领先位置,每一年都在不断创新研发,希望通过自身影响力整合行业,带来更加高效的汽车科技转型成果。
广汽科技日则是每一年广汽集团带给普通民众的一场科技“春晚”,通过传递最前沿的科技创新成果,展示广汽集团向科技型企业转型的信心。广汽科技日展出的各领域最新成果。
如果你错过了前几天的这场“科技春晚”,先不要着急拍大腿~在4月19日至28日的上海车展上,广汽在国家会展中心(上海)重磅发布助力国家实现“两碳”目标的“GLASS绿净计划”,集中展示广汽集团在打造智联绿色低碳移动生活方面的成果与进展,让你一享广汽在节能环保、碳排放管理等方面的最新进展。跟着下面的地图走,就不会错过啦!广汽等你呦~