石墨烯，等你等到花儿都谢了！

秀才叔是能源行业的员工，准确说是石油行业的员工，一向对新能源方面的事情格外关注。

记得2013年，秀才叔给领导写形势任务报告的时候，报告里就提到过石墨烯。当时用的是“横空出世”、“超级”等词语，特别是说到石墨烯电池的快速高效的能量存储，充一次电几分钟可让汽车跑1000多公里，由此对其替代汽油而淘汰燃油车，从而对石油行业带来前所未有的冲击，增加石油行业的紧迫感，到现在仍是记忆犹新。

转眼四年过去了，石墨烯电池在哪呢？

就在昨天，有媒体报道，浙大研制出了一种新型超级电池铝-石墨烯电池，实验数据显示，这种电池快充充电1.1秒就能充满电。充电5秒钟通话2小时不再是梦想！

据称这种电池不仅充电快，还能抗高温和严寒，在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中也能工作。而且非常耐用，经历25万次循环，比电容量仍高达91%，可以说基本没有什么损失。如果用于智能手机，电池寿命可达70年。

我的乖乖，这也太太太太高大上了，让饱受手机缺电、续航时间短困扰的秀才叔瞬间充满了期待。

然而，在媒体报道的最后一句话，让秀才我那是相当的失望啊。报道中说，“由于良品率和成本的问题，该电池还无法实现量产”。让石墨烯电池改变我们的生活，目前还仅仅是“期待”。

秀才叔不甘心啊，在网上搜索了一番，终于搞明白了几个问题。

石墨烯是啥？

说白了，就是一种石墨，只不过这种石墨是呈蜂窝状的平面薄膜，厚度只有一个原子层，所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学两位物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中分离出了石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

啥叫石墨烯电池？

就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。这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟。分析人士认为，未来一分钟快充石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。

石墨烯电池在中国的应用

    中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，

作为石墨烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价格低廉。另外，批量化生产和大尺寸生产是阻碍石墨烯大规模商用的最主要因素。利用化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。

华为石墨烯基电池的突破主要来自三个方面，首先是在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解，其次，电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性；此外，由于采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。

存在的问题

一是石墨烯的量产化。中国是石墨资源大国，拥有丰富的石墨储量。但是国内有非常多的企业实际上只能够生产石墨烯粉末状原料。即只能分解得到多层石墨烯，而没有真正分解得到最终实用的单层石墨烯薄膜的能力。那么单层石墨烯薄膜量产化就是一个非常大的挑战，同时对于具有薄膜生产能力的公司来说又是一个非常大的机遇。

二是石墨烯材料并不能从本质上使汽车动力电池产生飞跃性提升。换句话说石墨烯可以改进电池性能，却无法作为电池的核心材料根本上改变电池的特性。其原因就是石墨烯材料无法单独成为电池的正极或负极材料，而是多用于与硅或者锡等其他物质组成复合材料组件电池正极或负极，从而提升电池性能。

三是成本问题。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？即使按照某些媒体报道的石墨烯降低到3元/克，换算成吨也要300万元/吨。要知道，现在锂电池用的各种材料，都是一吨几万十万左右的东西，而且天天承受着社会各界要求降价的压力，用石墨烯替代完全不现实。

四是工艺特性不兼容。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。如果电池厂调工艺会累死，又没有性能指标突破性进步带来的足够的利润空间驱动，谁愿意上这个技术？石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，批次稳定性，循环寿命等等都有很多问题，目前来看无法满足锂电池生产的一堆细致的要求。

五是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，但是如果分散工艺不到位混料不均，一切都是空中楼阁；另外碳家族物美价廉的材料多的很，并不存在非要使用价格昂贵的石墨烯的理由；并且而且石墨烯是2D材料，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。因此真要是投入实用，到底有利还是有害，其实不太好说。

总之，石墨烯用做锂离子电池负极材料，相对于传统炭系材料并无性能上的明显优势，而且纳米材料应用困难，成本高昂，发展前景堪忧。

以上分析，让秀才我实在难以接受，那种期待后的失望，感觉真的很不爽！那种报道中说的那种高大上的东西，要等待N年才有可能实现。

真的是，石墨烯，我要等你等到花儿都谢了。