石墨烯电池真的有传说中的那么神吗？

在消费电子领域，电池容量和充电速度一直都是亘古不变的话题，不少厂商都把充电时间和电池容量作为产品噱头。而放眼全球电子设备市场，已经问世多年的锂电池依旧是这一领域的绝对霸主，市面上几乎所有智能手机都内置了这一电池，就连波音公司的787“梦幻客机”都内置了大量锂电池。

但是，锂电池在安全性、续航能力、环境污染以及充电速度方面存在的巨大短板已经开始严重限制了各大高科技产业的发展，因此许多企业研发部门都将目光放到了更先进的“石墨烯电池”（Graphenecell）上面，并相信这一新型电池未来将彻底取代已经问世超过26年的锂电池。

什么是石墨烯电池？

墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同时也是世界上电阻率最小的材料。

所谓的石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。作为目前最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯的概念自2004年问世以来一直备受关注。

以动力电池领域为例，石墨烯是具有良好应用前景的锂离子电池正负极材料。同时，石墨烯聚合材料电池的重量仅为传统电池50%，成本将比锂电池低77%。从性能来看，石墨烯锂电池充电一次，耗时也不超过10分钟。

由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。

理想很美好

众所周知，目前智能手机领域使用最多的电池材料依旧是锂电池，锂电池最早于1991年商用，之后成为电子设备的标配。但很多人认为这项技术已经达到极限，希望寻找替代来源，于是石墨烯电池技术就进入了人们的视线。

目前的消息显示，三星下一代旗舰机型GalaxyS9将使用石墨烯材质电池来取代现有的锂电池。这类电池在相同体积下的电池存储能力大约是锂电池的45%，但却可以在12分钟内完成充满电，而且可以在高达60摄氏度的环境中保持高度稳定性。这也就使得这一材料电池不仅十分适用于智能手机，还非常适用于电动汽车。

据悉，三星研究所已经找到了将石墨烯与二氧化硅大规模结合起来的方法，完成融合的材料被称为“石墨烯球”，有着类似爆米花的结构。研究人员指出，这种技术既提高了电池的稳定性，又提高了电导率，“大大提高了阴极的可循环性和快速充电能力”。更重要的是，它们的能量密度接近800Wh/L，大约与特斯拉所使用的锂离子电池等一样。

与此同时，“石墨烯电池”的概念在新能源汽车领域也被反复提及，似乎已成为目前电动汽车电池技术的突破口。石墨烯技术电池被称为“里程碑式的黑科技”，号称能够延长电动车续航里程、电池寿命，同时缩短充电时间。

其中最具代表性的或许就是Fisker（菲斯科）创始人亨利-菲斯科（HenryFisker）所研发的FiskerEMotion电动车了。FiskerEMotion将采用新的石墨烯电池材料，充电九分钟就可以行驶208公里，最大续航里程达到644公里，最高时速为259公里/小时。该车预计在2020年，率先在英国出售。

此外，国内媒体有报道称浙江大学科学家日前利用石墨烯膜作为正极材料，研发出了一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池寿命超长，能在极短时间内充满电，且在零下40℃到120℃的温度范围内都能正常工作。

这种电池还具备很好的柔性，在1万次弯折后容量依旧可以保持不变，展现出了在可穿戴柔性电子器件中的应用潜力。

现实很骨感

诚然，石墨烯被认为是未来最具潜力的材料之一，但就目前而言，它的泡沫成分大于实际应用价值，阻碍这种材料普及的因素很多，可量产性和成本则是最主要的普及障碍，石墨烯电池要想在短期内彻底取代锂电池恐怕还有很长的路要走。