汽车用石墨烯电池靠谱吗？
最近关于石墨烯有两件事。一圈之外，一圈之内。
再说说外面的世界。不久前，“天才少年”曹源以第一作者身份在《自然》杂志上发表了两篇文章，主要介绍石墨烯研究的新突破。
要知道，早在2018，曹原就以第一作者的身份发表了两篇Nature论文。他发现，当两个平行的石墨烯层以1.1的扭转角交错排列时，就会发生超导效应。这个角度也被称为“石墨烯魔角”。
除此之外，在圈内，上个月，广汽新能源宣布基于三维结构石墨烯的“超级快充电池”将于今年年底开始量产，并率先搭载在Aion系列车型上。
广汽新能源提到了两点:1。对于石墨烯技术的研发，已经6年，积累了丰富的技术经验；2.在实车测试中，“超级快充电池”只需8分钟即可充满85%。
石墨烯是热门的前沿技术，其超导愿景在很多行业都有想象空间。“石墨烯+电池”并不是一个新颖的组合，它背负了太多的争议。到底是炒作还是突破，还需要检验。
其实广汽新能源的说法已经相当巧妙了。他们只提到了“石墨烯技术的研发”，没有直接指出“石墨烯电池”，这是本质上的不同。
关于石墨烯技术的具体应用，广汽新能源发布的信息也相当有限。只提到了“8分钟85%充电”的模糊描述，电池容量、能量密度、循环寿命等数据没有过多说明。
现在下定论还有点早。我们预计届时广汽新能源会有更多的信息披露。
最近有很多关于电池的新消息。
当代安培科技股份有限公司刚刚发布了2019的业绩简报，蜂巢能源召开了“无钴”电池在线发布会。据悉，特斯拉的“电池日”原定于5月的第三周，临时推迟至6月。
目前，“电池行业”确实是一片繁荣的局面。不过三元电池和磷酸铁锂电池还是主流。CTP、刀片、无钴等新技术的应用，让两大主流方向的动摇有了更多可能。请参考以前的文章“CTP，刀片，无钴...动力电池新技术的幕后推手是谁？”“，”如何正确理解无钴电池？》。
技术突破的本质，很多时候得益于材料的突破。换句话说，当技术极难突破时，也可能预示着材料的性能正处于巅峰，需要使用更先进的材料。
如果三元电池和磷酸铁锂电池的发展接近极限，下一阶段还有哪些电池类型可以接入？具体到石墨烯电池，为什么更多人倾向于认为这是骗人的？
石墨烯+电池≠石墨烯电
“石墨烯电池”并没有严格的学术定义。
但电池的定义一般遵循一个原则，“哪个部件起主要作用，就由哪个部件来定义”。
比如我们接触最多的智能手机电池，正极是钴酸锂，负极是石墨。按照学术上的定义，应该叫“钴酸锂-石墨电池”或者“钴酸锂电池”。
当然，我们之所以将锂电池普及为“锂离子电池”，是因为索尼在向市场推出锂钴氧化物电池时，为了方便扩散和锐化锂离子的充放电迁移过程，将其称为“锂离子电池”。
之后我们接触到的电池的命名规则更加专业。因为负极多为石墨，正极不同，对性能影响很大。
所以名称一般以正极材料区分，如三元电池(主要是镍钴锰酸锂电池)、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池，基本形成动力电池领域的主流分支。
那么，“石墨烯电池”是因为正极材料使用了石墨烯吗？根据一些反应机理结构图，石墨烯只是作为导电添加剂和功能涂层，与正负极材料形成复合电极。
我们不能认为加了石墨烯就叫“石墨烯电池”。除此之外，石墨烯有什么作用？如何提高充电效率，电池容量，能量密度，循环寿命等指标？
这些都需要用数据说话，用事实讲故事。石墨烯到底起什么作用，如何与电池整合，需要谨慎表述。
无辜的历史记录
对于石墨烯在电池中的应用，世界也曾有过狂热的期待。这里有两个典型的例子。
不知道有多少人记得菲斯克汽车。在美国新能源汽车早期发展阶段，菲斯克是一家与特斯拉齐名的新造车公司，但现在已经大不相同，一个被收购，一个举着大旗。
2016年，菲斯科汽车创始人亨德里克·菲斯科决定进行“第二次突破”，宣布将石墨烯电池应用于菲斯科EMotion电动车。
关于石墨烯电池的讨论被炒了一段时间。然而，时隔一年，菲斯克改变主意，认为石墨烯电池成本失控，技术有缺陷，被迫放弃，转投LG化学的锂离子电池。
同样的故事也发生在三星身上。
2017年，三星决定挑战石墨烯电池，并提交了相关专利。2018年，三星展示了一款搭载石墨烯球技术的电池，可将电池容量提升45%，充电速度提升5倍，大幅延长电池使用寿命。
看起来这些数据几乎都是对电池性能的全方位优化。但理想很丰满，现实很骨感。时至今日，三星石墨烯电池还没有落地应用的消息。
石墨烯+电池，技术难点在哪里？
说到电池，如果不谈各种性能指标，那无异于炒作。
简单搜索“石墨烯电池”相关新闻，会发现大部分情况下提到的性能突破都是“快速充放电”。
这恰好是石墨烯的一个特殊应用，学术界也有很多研究。有学者通过控制石墨烯的氧化态将其制成电极材料，利用比表面积大的特点实现快速电化学反应，从而“快速充放电”。但注意，此时石墨烯形成的结构更准确的叫法是“超级电容器”。
电容器不是电池，这是两个概念。
超级电容器能快速充放电，说明它的功率密度很高。但是，最致命的一点是，超级电容器的能量密度很低。简单来说就是“一次充电后，储电容量太小，续航里程太低”。
所以，要想把石墨烯融入电池行业，最终还是要回到锂离子电池本身。
目前主要有两个方向，一是作为导电添加剂，二是作为负极材料。
成本可以先不说，石墨烯的应用本身就隐含着很多困难。
石墨烯作为导电剂，可以促进快速充放电，但对工艺本身提出了很高的要求。在室温下，石墨烯不能超导，与更便宜的添加剂相比也没有太多优势。
至于用石墨烯做负极材料，理论上比石墨电极容量大，但是性能容易受表面状态影响。而且，石墨烯将会遇到“终身敌人”硅的挑战。毕竟用硅做负极材料，容量更大，更易接近。
石墨烯绝对是一个潜力无限的新技术领域，可以在很多行业大放异彩，但在动力电池领域可能就难了。
写在最后
这不是给石墨烯泼冷水，业界也在呼吁电池技术的突破。
但是，科学毕竟是严肃的。在加上营销是“活水”这个概念之前，我们还需要多研究，讲事实，出示证据，避免偷换概念。
石墨烯或许开启了一个新的时代，但如果概念被滥用，很容易污名化普通人对石墨烯技术的认知。
还是那句话，一方面保持期待，另一方面理性分析。
如果石墨烯+电池有重大突破，真的是行业之福。
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