石墨烯电池的成本可以降低70%。真的有那么传奇吗？

在消费电子领域，电池容量和充电速度一直是一个不变的话题，很多厂商都把充电时间和电池容量作为产品噱头。纵观全球电子设备市场，问世多年的锂电池依然是该领域的绝对霸主。市面上几乎所有的智能手机都内置了这种电池，甚至波音的787梦想飞机也内置了大量的锂电池。

然而，锂电池在安全性、续航能力、环境污染和充电速度等方面的巨大缺点严重制约了各大高科技产业的发展，因此许多企业的R&D部门将目光投向了更先进的“石墨烯电池”，并认为这种新型电池将在未来完全取代已经问世超过26年的锂电池。

什么是石墨烯电池？

石墨烯是一种六方平面薄膜，具有由sp2杂化轨道的碳原子组成的蜂窝状晶格，它只是一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是目前世界上最薄但最坚硬的纳米材料。它几乎完全透明，仅吸收2.3%的光，也是世界上电阻率最低的材料。

所谓石墨烯电池，就是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速、大量穿梭的特性开发的新能源电池。作为一种最薄、最硬、导电导热能力最强的新型纳米材料，石墨烯的概念自2004年问世以来就备受关注。

以动力电池领域为例，石墨烯是一种很有前景的锂离子电池正负极材料。同时，石墨烯聚合物电池的重量仅为传统电池的50%，成本将比锂电池低77%。从性能上看，石墨烯锂电池一次充电不超过10分钟。

石墨烯因其独特的特性被称为“神奇材料”，科学家甚至预言它将“彻底改变21世纪”。

理想是美好的。

众所周知，锂电池仍然是智能手机领域应用最广泛的电池材料。锂电池最早在1991商用，之后成为电子设备的标准。但很多人认为这项技术已经达到极限，希望找到替代来源，于是石墨烯电池技术进入了人们的视线。

目前的消息显示，三星下一代旗舰机型Galaxy S9将使用石墨烯电池来取代现有的锂电池。这种电池的存储容量约为同体积锂电池的45%，但可在12分钟内充满电，在高达60摄氏度的环境下仍能保持较高的稳定性。这使得这种材料电池不仅非常适合智能手机，也非常适合电动汽车。

据悉，三星研究院已经找到了大规模结合石墨烯和二氧化硅的方法。完成融合的材料被称为“石墨烯球”，其结构类似于爆米花。研究人员指出，这项技术不仅提高了电池的稳定性，还提高了导电性，“大大提高了阴极的可回收性和快速充电能力”。更重要的是，它们的能量密度接近800Wh/L，与特斯拉使用的锂离子电池差不多。

外界分析认为，如果三星是全球第一家成功将石墨烯电池投入量产设备的厂商，将使这家韩国公司长期成为石墨烯材料的独家供应商或专利持有者，这也将对公司的营收和全球地位有很大帮助。

与此同时，“石墨烯电池”的概念在新能源汽车领域被反复提及，似乎已经成为当前电动汽车电池技术的一个突破口。石墨烯技术电池被称为“里程碑黑科技”，号称可以延长电动汽车的续航里程和电池寿命，缩短充电时间。

最具代表性的可能就是菲斯克(Fisco)创始人亨利·菲斯克(Henry Fisco)研发的菲斯克EMotion电动车了。菲斯克EMotion将使用一种新的石墨烯电池材料，可以在九分钟内行驶208公里，最大续航里程为644公里，最高时速为259公里。该车预计将于2020年在英国销售。

此外，国内媒体有报道称，浙江大学的科学家最近利用石墨烯薄膜作为阴极材料，开发出了一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池使用寿命长，可以在极短的时间内充满电，可以在-40℃到120℃的温度范围内正常工作。

而且这次研发的铝-石墨烯电池，有一些目前其他电池无可比拟的特性。例如，当温度低至零下40℃时，铝-石墨烯电池仍能稳定充放电1000次；高温至100℃，稳定充放电45000次，即使电芯遇明火也不会起火爆炸。这种宽温度范围为铝离子电池未来在极端温度条件下的使用奠定了基础。