石墨烯電池在大眾、媒體的眼中已經是“超級電池”般的存在，有了石墨烯電池，我們就可以分分鐘將手機充滿電，手機使用時間壽命也更長等等，這或許是我們最關心的內容了吧？那么，到底什么是石墨烯電池？石墨烯電池什么時候應用？我們一起來探個究竟。我想，大家在看科技圈新聞的時候，一定會經?？吹疥P于“石墨烯電池”的新聞?！澳衬称髽I開發出石墨烯電池，充電時間僅原來1/24”、“20秒充滿電，某某企業搞出了石墨烯快充電池”、“某某企業公布石墨烯電池，壽命是普通鋰電2倍”等等，看到這些文章，有時候我們真的相信，石墨烯電池真的就要發布了。
關于石墨烯電池取得的進展不計其數，其中不乏聲稱即將開發出成型產品，甚至已經有成型產品，但是隨后就沒有了下文，哪怕是一塊小小的手表電池、手機電池，哪怕是隨便讓我們見到一個石墨烯電池成型產品也好，但是，我們見不到。
誠然，石墨烯電池在大眾、媒體的眼中已經是“超級電池”般的存在，有了石墨烯電池，我們就可以分分鐘將手機充滿電，手機使用時間壽命也更長等等，這或許是我們最關心的內容了吧？那么，到底什么是石墨烯電池？石墨烯電池什么時候應用？我們一起來探個究竟。
石墨烯電池無數次面世，又無數次不見蹤影
不過，近日的一條關于“超級電池”的新聞又讓電動車廠家們甚是興奮，各路媒體也是大事宣揚，該新聞稱：南京國際節能與新能源汽車展覽會”上，來自浙江的超威電池宣布，該公司率先將石墨烯材料運用于量產電池，這在全球還是獨一家。不過后來，記者采訪了解到，由于時速和續航均超過100公里的主流電動汽車，其動力電池主流是磷酸鐵鋰電池或鋰離子電池，與低速電動車的鉛酸電池是完全不同的技術路線，因而超威的這款“全球首款石墨烯電池”并不能應用于主流電動汽車。
我們知道，現階段的電動車都還是以鋰電池為主，包括三元鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鐵鋰等等各種鋰電池，各廠家也都是在成本、續航、充電時間等方面尋找一個平衡，國家也在政策等形式上鼓勵企業進行創新，即便如此，現階段的電動車，無論是在續航里程還是充電時間、亦或者充電基礎設施方面，都很難滿足消費者的實際需求，導致電動車的銷量遲遲不能快速上升，也不能與傳統汽車正面競爭。
其實在這之前，關于”石墨烯-超級電池”類似這種噱頭十足的研究成果的新聞也不少見。
比如國內的華為，在去年底的Mate8的發布會之前，也曾以石墨烯點為宣傳點，造成“發布會未開，Mate8已火”的盛況。但是后來，在長達兩個半小時的發布會中，華為只字未提“石墨烯”，只是提到了超長續航、快速充電而已，以致于許多人大呼被騙了。
還有在15年12月份，中科院上海硅酸鹽研究所發布消息稱，該所聯合北京大學、美國賓夕法尼亞大學展開持續攻關，已研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯，該材料具有極佳的電化學儲能特性，可用作電動車的“超強電池”，充電只需7秒鐘，即可續航35公里，相關研究成果已于12月18日發表在世界頂級期刊《科學》上。而現在已經馬上到2017年了，我們還沒有見到一輛石墨烯電池車動車。
還有在更早的2014年12月初，西方媒體報道，西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學合作研發的石墨烯電池，一次充電時間只需8分鐘，可行駛1000公里。它被石墨烯研究者稱做“超級電池”。這種實驗室的研究成果，距離實際商用果然還是太遠。
被寄予厚望的石墨烯電池 究竟是快充還是電容？
通過查閱資料我們發現，無論是在百度百科或者維基百科，都沒有對石墨烯電池有一個清晰的定義。在百度百科中，大家會發現該詞條中并沒有對于該電池的反應機理的細致說明，其中主要的信息集中于石墨烯薄膜、石墨烯快充放電容器、以及各種各樣的新聞、專家的對石墨烯電池前景的看好等等，這些顯然不能讓我們理解什么是石墨烯電池。
根據美國Graphene-info這個比較權威的石墨烯網站的介紹，“石墨烯電池”的定義是在電極材料中添加了石墨烯材料的電池，而這樣解釋，顯然是誤導觀眾。
我們摘錄知乎用戶@土豆泥同學的一篇關于石墨烯的文章片段，其中對于“石墨烯”電池的定義介紹如下：
“根據經典的電化學命名法，一般智能手機使用的鋰離子電池應該命名為“鈷酸鋰-石墨電池”。之所以稱為“鋰離子電池”，是因為SONY在1991年將鋰離子電池投放市場的時候，考慮到經典命名法太過復雜一般人記不住，并且充放電過程是通過鋰離子的遷移來實現的，體系中并不含金屬鋰，因此就稱為“Lithium ion battery”。最終“鋰離子電池”這個名稱被全世界廣泛接受。
目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都采用石墨類負極材料，在負極性能相似的情況下，鋰離子電池的性能很大程度上取決于正極材料，所以現在鋰離子電池也有按照正極來稱呼的習慣。比如，磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元電池等，都是針對正極而言的?！?/p>
從上文我們可以發現，在電池中，以主要作用的成分（磷酸鐵鋰鋰電池）、機理（液流電池等）來命名是一般通用的規則，如此來看 “石墨烯電池”呢？
實際上，科研界的人對于“石墨烯電池”的相關研究已經很多。但是如果細心分析，就會發現，其實其中很大部分做的是超級電容：在此時，可以通過控制石墨烯的氧化狀態等特性，利用其做成電極材料，基于其很大的比表面積的特性來實現快速的電化學反應，即大家耳熟能詳的“快速充放”。
在大多數新聞中，我們看到關于石墨烯電池的信息多是快速充放，但是快速沖放又不同于電池容量，很少有說能將石墨烯電池容/能量明顯增加的。這主要是因為，石墨烯的本征特性（二維納米材料、高比表面積）決定了其在超級電容中應用的希望比在鋰離子電池中要大一些。而超級電容器一般來說，功率密度高于鋰離子電池可以實現快充放無誤，但是其能量密度（1-20Wh/kg）遠低于一般鋰離子電池（100-220Wh/kg），通俗的說就是如果你用超級電容做電動汽車，充電很快，但是續航里程數會讓你感覺坑爹。
從上可見，即使是應用石墨烯相對靠譜一點的電容領域，在理論上其仍然存在能量密度不足這樣的硬傷，聲稱石墨烯電池、電容可以容量提高30%以上的信息可信度都極低，他們不敢將反應機理，具體數據、產品實測分析結果公之于眾，不敢將它們交給大眾檢驗。
為什么說石墨烯電池噱頭大于實用？
我們看到，在百科以及許多專業的電池網站上，很難找到關于石墨烯電池的結構、反應機理示意圖，并且缺乏具體的能量密度、電壓、循環壽命等具體的技術參數，對于電池工業來說，一個連基本結構等信息都沒有明確定義的電池，報道出來的新聞怎能讓讓相信呢？缺乏最基本的可信度，虛假夸大宣傳的可能性極大。這么多年的新聞，或許就是“石墨烯電池”不靠譜的佐證。除此之外，石墨烯真的就沒有前途了嗎？
無在目前來看，采用石墨烯作為電池材料，仍舊有許多內在以及外在的問題噬需解決，這些問題讓石墨烯電池猶如一頭困獸，至少從目前的科技水平來看是這樣的。
1、成本問題。傳統導電炭黑和石墨都是論噸賣的，而目前，石墨烯是論克賣，不知什么時候才能降到與電炭黑和石墨相近的價格，即便是按照某些媒體報道的石墨烯降低到3元/克，換算成噸也要300萬元/噸。再退一步講，就算“超級電池”真的能制造出來，它的價格也是我們普通用戶無法接受的。
2、工藝不兼容。石墨烯比表面積過大，會對現有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。如果電池廠調工藝會是一個巨大的工程，而此時又沒有性能指標突破性進步帶來的足夠的利潤空間驅動，加之石墨烯表面特性受化學狀態影響巨大，批次穩定性，循環壽命等等都有很多問題，目前來看無法滿足生產中遇到的一堆問題。
即使以上問題都得到了解決，還有下面的問題存在。
3、如果石墨烯做負極（取代理論容量360mAh/g的石墨）：理論上最多是石墨負極兩倍的容量（720mAh/g），效率太低，且性能受表面狀態影響極大，反觀硅，它的理論容量近石墨的10倍，且在抑制粉化開裂方面這幾年來已經有了很多科研和工業等級的成果。
硅負極這兩年受到了各大電池廠商的重視，其中領軍企業松下的4Ah18650電池就已經開始使用硅/碳復合材料負極，只是目前硅負極材料的循環壽命還不是足夠的理想，因此還主要針對消費電子市場用途?？梢哉f，硅的實用性比石墨要好上不少。
4、外在因素。假如，快速充放的石墨烯電池成功應用市場，至少得有滿足配置的充電樁吧？我們拿以上中科院發布的“只需7秒鐘，即可續航35公里”的石墨烯電池舉例說明：在滿電理論續航里程480公里上下的特斯拉Model S，電池容量為85千瓦時，可在快速充電條件下一小時充滿，充電樁的直流輸出為125千瓦時，換句話說就是每小時耗電125度。
假如將其電池全部換為石墨烯電池，按照“充電7秒鐘續航35公里”來計算，這個時間甚至不比普通汽車加油耗時慢。1小時將特斯拉Model S充滿電，充電樁輸出是125千瓦時；96秒將特斯拉Model S充滿電，充電樁的輸出就是3600÷96×125=4687.5千瓦時，即1小時耗電4687.5度，在不計損耗下，充電樁充一小時就要耗費4687.5度電！一個充電樁一個小時耗費4687.5度電，假如中國各地都安裝了充電樁，充電時的電量下降不知會有多快！恐怕地球的資源都用起來都不夠汽車充電的吧。