石墨烯电池为什么没有取代锂电池成为电动车的电池？

石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”，是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。

集万千光芒于一身的石墨烯聚合电池，有着比能量高、充电速率快等优点，正好是当今电动汽车的痛点所在。比如早在2015年，华为瓦特实验室在日本第56届日本电池大会上发布的一项快充技术，这款3000mAh的石墨烯电池仅需5分钟，就可获得高达48%的电量。

更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就与西班牙科尔瓦多大学，合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。

按他们的说法，这款电池有着诸多优点：

1. 一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg，储电量是当时市场最好产品的三倍，这个表现放在当今都能呈碾压态势（比如目前比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右）；

2. 单次续航里程可高达1000公里；

3. 单次完全充电仅需8分钟以内；

4. 使用寿命是传统氢化电池的四倍，锂电池的两倍；

5. 重量仅为传统电池的一半；

6. Graphenano表示，此款电池的成本比锂电池低77%。

如果从实验室角度看，这些数据我并不十分怀疑，因为石墨烯电池又被称为“圈钱利器”或“论文利器”。不信去大学看看就知道了，研究这东西很好发文章，但真到实用阶段，基本都哑火了。

验证这是不是故意贬低石墨烯电池，方法很简单。比如距今已经过去了4年之久，Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。

从其官网看，最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用（比如牙科产品）。放着广阔的电动汽车市场不要，赚医学用品的钱，要么就是脑袋秀逗了，要么就是我们过分高估了他们的产品。

事实上就目前石墨烯在电池上的应用来说，主要是和硅结合，所谓的石墨烯电池，本质上还是属于锂电池。对锂离子电池来说，石墨烯作为碳基负极材料，是没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。

在电池负极里面代替原来的石墨，虽然可以提升电池的整体容量和充电速度，但性能提升效果有限，并没到上文所述那般强势。

附：上图为斯坦福大学崔屹教授团队在Nature Nanotechnology上发表的题目为“Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes”的研究成果。即便如此，其性能也没有达到碾压的程度。

当然，这并不是阻碍石墨烯电池面市的主要原因，量产化困难的主要原因在其内部。

1. 全石墨烯电池成本十分高昂，而且制备难度大，几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池，仅出现在概念阶段或实验室内；

2. “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料，但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比，前者带来的性能提升不足以吸引各厂家；

3. 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相容；

4. 除此之外，比如其他材料的冲击（比如硅在做负极上有着更高的理论容量）和分散工艺难度高等问题，都制约着它在锂电池上的应用。

总之，首先要说明的是，石墨烯电池取代锂电池在中短期内基本是不可能的；“掺杂石墨烯锂电池”虽然有着一定的应用前景，但收效并不大，完全不足以撼动现今的格局。

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汽车观察家 资深汽车媒体人 汽车评论员 02-23 09:37

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目前，在世界范围内，新能源汽车已经成为大势所趋，全世界各国政策都是大力支持，并且，很多国家甚至都已经制定了传统燃油车退市的时间表，可以说，在未来一段时间内，新能源车或将全面取代传统燃油车。而新能源车当中，各国尤以发展纯电动车为主要方向。

在电动车当中，三电系统是核心，而其中的电池则是核心中的核心，电池作为动力能量以及全车电力的来源，担当着十分重要的角色。目前，电动车主流的电池都是采用锂电池，这种电池能量密度适中，而且也较为成熟，制造成本也比较有优势。但是，锂电池也有非常致命的弱点，比如，安全性差，容易引发火灾；比如，充电速度慢，最快也要几个小时。

不仅如此，锂离子电池的内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶剂，其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水溶液电解液要低得多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉、镍氢电池约大11倍。如直径为18mm、长50mm的单体电池的阻抗大约达90mΩ。

除此之外，锂电池工作电压变化较大。比如电池放电到额定容量的80%时，镍镉电池的电压变化很小（约20%），锂离子电池的电压变化较大（约40%）。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点，但是由于锂离子电池放电电压变化较大，也很容易据此检测电池的剩余电量。

而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。石墨烯已经不是什么新鲜概念了，国内外众专家学者搞了t很多年，虽然有一些振奋人心的实验现象和成果，然而也仅仅是在实验室里的理论探究阶段，其制造加工、应用效能等方面都问题重重。因此，石墨烯电池现在还不能满足量产的条件，因此暂时无法取代锂电池。

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爱车乎 02-25 17:43

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近日，菲科斯公司推出了一款石墨烯电池汽车，非常吸引眼球。

石墨烯电池技术汽车的出现，很大程度上会大大缓解纯电动汽车的所带来的充电时间问题以及满电状态下的行驶里程焦虑！

不过目前市面上宣称的“石墨烯电池”是一个不准确的概念，准确的讲基本上都是在材料中加入一点石墨烯，以提高锂电池的部分性能，可以叫为石墨烯基锂离子电池。

这一技术的最大特点就是能够大幅提高电池的热稳定性和使用寿命，要知道之前的锂电池在高温下工作不仅效率低，而且会极大地降低寿命。

石墨烯，是由碳原子组成的单原子层平面薄膜，是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料，因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，使石墨烯成为了世界上导电性最好的材料。

目前，几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料，在负极性能相似的情况下，锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。由此可见，石墨烯在锂离子电池里面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。

但是使用石墨烯作为导电剂成本比普通的炭黑高很多，锂电池的成本是关键的控制因素，不降低原材料的成本，即使石墨烯电学性能再好，一吨几十万的成本消耗电池厂家也用不起。

如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能，其制造加工、应用效能等方面都问题重重。石墨烯可以作为锂电池的调味品，但是作为主材就不太合适了。因此，石墨烯电池替代锂电池成为电动汽车电池的可能性很小，产业化前景渺茫。