石墨烯被研究者和各大媒體譽(yù)為“新材料之王”，是人類已知強(qiáng)度高、韌性好、重量輕、透光率高、導(dǎo)電性佳的新型納米材料。本文討論石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池成為電動(dòng)車的電池？

集萬千光芒于一身的石墨烯聚合電池，有著比能量高、充電速率快等優(yōu)點(diǎn)，正好是當(dāng)今電動(dòng)汽車的痛點(diǎn)所在。比如早在2015年，華為瓦特實(shí)驗(yàn)室在日本第56屆日本電池大會(huì)上發(fā)布的一項(xiàng)快充技術(shù)，這款3000mAh的石墨烯電池僅需5分鐘，就可獲得高達(dá)48%的電量。

更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就與西班牙科爾瓦多大學(xué)，合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池。

按他們的說法，這款電池有著諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、一個(gè)石墨烯電池的比能量超過600wh/kg，儲(chǔ)電量是當(dāng)時(shí)市場最好產(chǎn)品的三倍，這個(gè)表現(xiàn)放在當(dāng)今都能呈碾壓態(tài)勢（比如目前比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右）；

石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池成為電動(dòng)車電池？

2、單次續(xù)航里程可高達(dá)1000公里；

3、單次完全充電僅需8分鐘以內(nèi)；

4、使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，鋰電池的兩倍；

5、重量僅為傳統(tǒng)電池的一半；

6、Graphenano表示，此款電池的成本比鋰電池低77%。

如果從實(shí)驗(yàn)室角度看，這些數(shù)據(jù)我并不十分懷疑，因?yàn)槭╇姵赜直环Q為“圈錢利器”或“論文利器”。不信去大學(xué)看看就知道了，研究這東西很好發(fā)文章，但真到實(shí)用階段，基本都啞火了。

驗(yàn)證這是不是故意貶低石墨烯電池，方法很簡單。比如距今已經(jīng)過去了4年之久，Graphenano公司再也沒出現(xiàn)在我們的視野中。

從其官網(wǎng)看，最新的新聞基本都是參加國家會(huì)議或石墨烯在其他產(chǎn)品上的應(yīng)用（比如牙科產(chǎn)品）。放著廣闊的電動(dòng)汽車市場不要，賺醫(yī)學(xué)用品的錢，要么就是腦袋秀逗了，要么就是我們過分高估了他們的產(chǎn)品。

事實(shí)上就目前石墨烯在電池上的應(yīng)用來說，主要是和硅結(jié)合，所謂的石墨烯電池，本質(zhì)上還是屬于鋰電池。對鋰離子電池來說，石墨烯作為碳基負(fù)極材料，是沒有辦法從根本上改變鋰離子電池能量比數(shù)量級的。

在電池負(fù)極里面代替原來的石墨，雖然可以提升電池的整體容量和充電速度，但性能提升效果有限，并沒到上文所述那般強(qiáng)勢。

當(dāng)然，這并不是阻礙石墨烯電池面市的主要原因，量產(chǎn)化困難的主要原因在其內(nèi)部。

1、全石墨烯電池成本十分高昂，而且制備難度大，幾乎不可能量產(chǎn)。現(xiàn)在公布的一些驚人數(shù)據(jù)基本都來自純度極高的石墨烯電池，僅出現(xiàn)在概念階段或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)；

2、“摻雜石墨烯電池”在鋰電池上的作用是導(dǎo)電劑或電極嵌鋰材料，但與傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳和石墨低廉的成本相比，前者帶來的性能提升不足以吸引各廠家；

3、石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質(zhì)，與現(xiàn)在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系無法相容；

4、除此之外，比如其他材料的沖擊（比如硅在做負(fù)極上有著更高的理論容量）和分散工藝難度高等問題，都制約著它在鋰電池上的應(yīng)用。

總之，首先要說明的是，石墨烯電池取代鋰電池在中短期內(nèi)基本是不可能的；“摻雜石墨烯鋰電池”雖然有著一定的應(yīng)用前景，但收效并不大，完全不足以撼動(dòng)現(xiàn)今的格局。