石墨烯电池为什么不实用？

石墨烯应用在锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、燃料电池到太阳能电池，屡见技术突破也已经是不争的事实，那为何迄今在市面上还看不到实用的商品？

按理讲，石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，常温下其电子迁移率超过15000cm2/Vs，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只有10E-8Ωm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料，应用其优异特性应该是有所作为吧？

谈谈华为石墨烯电池为什么无法颠覆电池技术

很抱歉，事情并没有那幺顺利。在回答石墨烯怎幺突破现状让能源商品及早上市前，我这次换个方式先来澄清某些对石墨烯应用于能源的误解。

第一，石墨烯电池充电10分钟跑1，000公里做得到吗？目前做不到。

第二，石墨烯在锂离子电池最可能发挥作用的领域只有两个：直接用于负极材料和用于导电添加剂

第三，石墨烯在超级电容中最有可能发挥作用的特性有哪些？

1.表面积大，有利于产生高能量密度；

2.超高导电性，有利于保持高功率密度；

3.化学结构丰富有利于引入赝电容，提高能量密度；

4.特殊的电子结构可优化结构与性能关系。

第四，理论计算表明，如果采用单层石墨烯，其H2吸附量可达7.7wt%，完全能满足美国能源部（MOE）对汽车所需氢能的要求（6wt%）。

第五，中车的石墨烯超级电容，并没有超出目前技术水平太多。一般的18650电池容量能做到3100mAh左右，这样算下来能量密度大约在700Wh/L，超级电容没有做到200kw/kg就没有机会取代锂电池。

第六，根本就没有所谓的“石墨烯电池”吗？所谓石墨烯电池并非整个电池都用石墨烯材料制作，而是在电池的电极使用石墨烯材料，所以称为“石墨烯电池”并不恰当。

在没进入主题针对石墨烯应用于各类能源产品前，我们先回顾中国在石墨烯锂电池的“旧闻”～2015年上市的一款名为开拓者α的手机，就采用由中国科学院重庆绿色智慧技术研究院和中国科学院宁波材料技术与工程研究所开发的石墨烯触摸屏、电池和导热膜等新材料，手机触控屏幕不偏色不泛黄，色彩真实、纯净，通透性也比传统屏幕好，手机充电速率提高了40%，电池寿命延长了50%，电池的能量密度也增加10%。

从这可以看出，采用石墨烯材料的电极虽然大幅提升了电池寿命和电池充电速度，但因石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质，与现在的锂离子电池工业的技术体系无法兼容，能量密度并没有实现理论上的翻倍，仅仅提升了10%。

的确，目前声称石墨烯电池╱电容可以容量提高30%以上的信息可信度都极低，因为一无反应机理，二无具体数据，叁无产品实测分析结果。但我们只看到能量密度无法翻倍的现象，就断言是比表面积等性质与现有技术体系「无法兼容」也未免太过武断。真正追究起来还是回到我前面一篇文章提到的，氧化还塬法的石墨烯材料只有二叁种，但我们已经有超过200种以上组合包括：孔隙型粉末及薄片型粉末，会用甚幺方式来改进锂电池呢？切记，锂离子电池是「系统」解决方案，不能从单一部件拆开来思考。

我还是看好超级电容能取代锂离子电池，但谁知道呢？我们正朝把超级电容的能量密度提高到接近锂离子电池而努力，但锂离子电池产业也不是一朝一夕就建成的，两者性能的提升都有其正面意义的。

最近半年有专家提到几个原因使石墨烯应用在锂离子电池应用变得困难，包括：

a、成本问题。传统导电炭黑和石墨都是论吨卖的（一吨几万元），论克卖的石墨烯哪天能降到这个价？此时使用的材料就是石墨微片（可能有几十层），根本不是单层或数层的石墨烯。

b、工艺特性不兼容。就是石墨烯比表面积过大，会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。

c、如果石墨烯做负极理论上最多是石墨负极两倍的容量（720mAh/g），为什么不用硅？

d、石墨烯是可以做导电剂促进快充放，理论上可以提高倍率性能，且石墨烯如果把它展开与电极活性物质复合，会堵塞锂离子扩散的通道。

石墨烯不会单独存在，必须以复合材料的型态出现，即使是正极、负极及隔膜也是这样。

我常说“坐而言、不如起而行”，以下是我对石墨烯应用在能源的看法：

第一，石墨烯作为重要的新材料，在智能手机、新型显示、锂离子电池、太阳能光伏等电子信息行业多个重要领域应用前景广阔，当前石墨烯材料仍处于产业化应用初期，在上述领域大规模应用仍需开展大量工作。

第二，石墨烯材料在新一代信息技术产业的大规模应用，应与下游需求紧密结合，注重材料研发、产品设计、制备工艺等环节的统筹谋划，构建产业生态新模式，打造需求牵引、同步研发、紧密耦合的产业发展模式，推动石墨烯材料在新一代能源技术领域中尽早应用。

小编总结：石墨烯只用于散热而已，实际上它的应用本身没有突破，如果不是华为搞出来的，大家可能都不会理睬。大家应该十年之后再来谈这件事，否则就会像当年的富勒烯一样。