石墨烯，尤其是石墨烯電池的未來前景如何？
都說石墨烯是下一代發展的核心，現在主要的問題是石墨烯生產成本偏高，那麼我請問幾個問題。提問可能不夠專業，還麻煩自行理解一下
首先，先不考慮石墨烯原料的價格，將石墨烯從原料加工到成品這個步驟的成本跟傳統的幾個產業比起來如何？尤其是石墨烯電池，假設石墨烯原料的價格足夠低（跟傳統電池的原料差不多的話），那麼成品上價格有沒有優勢？
其次，石墨烯產品與傳統設備的兼容性如何？還是電池為主，原本用鋰電池的產品可否直接使用石墨烯電池？比如石墨烯電池大規模上市了，可否直接買石墨烯電池換掉現在的鋰電池？
更新：2017.11.19
弗雷劉：如何看待三星宣布開發出石墨烯電池？
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更新說明：2016.12.12
已經受不了某些媒體不經我允許各種截圖轉載我文章的行為了。
再次聲明：禁止轉載，侵權必究！！
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謝不邀。
唉。
唉。
唉。
石墨烯這個泡泡吹的太大了。
我是個搞電池的，試著來回答一下樓主的問題吧。
先上結論：石墨烯在別的方向用我不敢下結論，在電池領域，尤其是鋰電池方向用，做「石墨烯電池」，基本就屬於扯蛋（在這裡，不包括超級電容器和鋰硫等新一點的電池，它們可能要樂觀一些）。
首先我想問一下，啥叫石墨烯電池？其實到現在也沒什麼嚴格的定義吧？不像鋰離子，起碼你維基百度一下都有。這玩意，說白了，就是在傳統電池裡面加點石墨烯進去，OK，好點的，把一個電極的材料全換成石墨烯（不過一克上千的價格，最後做成電池貴的一比，你會買么）。說來說去，99.99%的石墨烯電池幾乎都是在傳統的鋰離子等電池裡面添點石墨烯，然後就辦了。所以，基本就不存在什麼石墨烯電池，只存在「摻/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等」。
當然了，少數科研中也有少數的真﹒全石墨烯型電池/電容器，不過對於石墨烯表面氧化狀態等等的要求實在是太高了，更不用說全石墨烯的那高的嚇人的成本。你們天天嫌電池貴，這玩意真上了，你們會用么？不過考慮到此，全石墨烯電池的鏈接也可以祭出一篇，有興趣的可以自己研究：
All-graphene-battery: bridging the gap between supercapacitors and lithium ion batteries : Scientific Reports : Nature Publishing Group
所以說來說去，我們討論的仍然是石墨烯用在鋰離子電池中有沒有前途這樣的一個問題。
1、首先還是說說成本吧，雖然樓主也說先不考慮成本。在鋰電池中應用，石墨烯主要起到的作用，一是導電劑，二是可能做電極嵌鋰材料。其實，這兩點，都是在和傳統的導電碳/石墨競爭。
a、那麼問題來了，你知道這倆玩意多便宜么？都是論噸賣的，論克賣的石墨烯哪天能降到這個價？現在鋰電池用的各種材料，都是一噸幾萬十萬左右的東西，而且天天承受著要求降價的壓力，用石墨烯完全不現實。
b、就是石墨烯石墨烯比表面積這麼大，分散什麼的問題一大堆，電池廠調工藝還不累死，誰願意上這個技術？石墨烯表面特性受化學狀態影響巨大，批次穩定性，循環壽命等等都有很多問題，怎麼滿足鋰電池生產的一堆細緻的要求？
c、 哪怕解決了以上問題，石墨烯做負極，理論上最多是石墨負極兩倍的容量，首次效率低的嚇人，性能受表面狀態影響極大，你給我一個不用硅用它的理由，硅的理論容量近石墨的10倍，石墨烯就是成本低了也玩不過人家。。。（硅負極這兩年各大電池廠已經上開了，松下的4AH18650就已經開始了使用），大家要是搜到了哪個大電池廠（注意：大）用石墨烯做鋰電池的具體信息，告訴我一聲。
d、做導電劑的話，如果分散不好，白扯。而且碳家族物美價廉的材料多的很，為什麼非要用死貴的石墨烯呢。而且還聽說石墨烯一張大紙的這種狀態，會把鋰離子擴散通道給堵死，這不是我說的，是寧波所的負責這塊的人說的。
2、所以，基本也不存在什麼石墨烯電池與傳統設備的兼容性的問題，因為本來就是摻了點石墨烯的鋰離子/鉛酸電池，也不存在替代問題，因為這個技術壓根就不靠譜。
說點認真的，你可以搜搜三星，松下，LG等企業的美國專利，裡面石墨烯的專利是很多，不過大部分都布局在了柔性器件半導體顯示屏等方面，電池只佔少數。點開仔細看看，大多專利里石墨烯只出現個三四次，你知道什麼意思嗎？就是只說某個東西可以加點這玩意進去，僅僅是提到，提到而已。松下的這方面的專利就更少的可憐了。
電池，松下就是一個標杆，人家的專利里，這方面的內容不能說沒有，但是不多，有興趣的可以搜搜美國專利局網站什麼的。我相信松下18650電池的容量3.2-3.5-3.7-4.0Ah這樣一點點漲，不能相信這種動不動100%以上的「突破」。誰在踏實做工作，人在做，天在看。
大家可能天天看到XX把電池在半分鐘內充滿的新聞。我想說的是，在實驗室做出一個快充的小電池很容易，但是要讓它走出實驗室，工業化，中間需要解決的問題多了，可能十幾個人幾十人人忙一年，就是在調一個，注意，僅是一個參數或性能，而如果能成功了就阿彌陀佛了，失敗的還有好多呢。再說到快充，對於汽車這樣的東西來說，TESLA的半小時快充已經很極限，別再追求大電流，不安全。再說，汽車幾千節電池和手機一節電池的快充根本不是一個量級的事情，無法放在一起討論。
另外，西班牙Graphenano和Cordoba合作的那個的石墨烯電池呢？
「1)儲電量是目前市場最好產品的三倍。一個鋰電池(以最先進的為準)的比能量數值為180wh/kg，而一個石墨烯電池的比能量則超過600wh/kg。2)用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。3)使用壽命長。其使用壽命是傳統氫化電池的四倍，是鋰電池的兩倍。4)重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統電池的一半，這樣可以提高裝載該電池的機器的效率。 5)成本低。生產這種電池的公司表示，它的成本將比鋰電池低77%。」
這麼說吧，這電池要是真這麼好，為毛MODEL S不用？為毛日產LEAF不用？為毛BYD秦唐不用？為毛PRIUS不用？為毛VOLT不用？
宣稱沒用啊，我還可以宣稱我娶了高圓圓，是世界首富呢，問題是你們信嗎。。。。這條信息沒什麼用，電池性能提高太多的新聞大都不可信，我想反駁都不知道從哪開始，因為槽點滿滿。至於他們和德國汽車企業合作嘛。。。
反正你是搜不出什麼有意義的信息的。考慮到一般汽車企業對於新技術可靠性的嚴格的要求以及相對保守的態度，我認為這個信息基本不可信，最多也就是給人家送了個樣而已。
結語：對於很多事情，大多數人寧要虛假的希望，也不要殘酷的真相。我從不拒絕想像力，這也是推動人類社會前進的重要動力，但是你不能指望這個東西萬能，套進來就能推動一個行業的發展，要不然你用互X網思維給我做個電池試試？電池技術發展的確比較緩慢，這需要我們大家一起踏實把事情做好，而不是天天指著滿天飛的噱頭來解決生活中的問題。看看日本做電池的那種匠人精神，這永遠是值得我們學習的。
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PS：本人僅僅表達了對於石墨烯電池的觀點，並沒有評價石墨烯在其它領域中的應用前景。其實我認為在新型柔性電池、器件、顯示、催化劑方面，石墨烯可能是有前景的。但是電池方面嘛，不看好。嗯。
以下內容90%搬運至《高工鋰電》
原文具體內容請看：JFD：石墨烯用作鋰電負極產業化前景渺茫我加了一些圖，轉載的話請一定著名《高工鋰電》
1.起點：英國曼徹斯特大學物理學家安德烈?海姆(Andre Geim)和康斯坦丁?諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)二人因為 在「二維石墨烯材料的開創性實驗」共同獲得2010年諾貝爾物理學獎之後，任何與石墨烯有關的新聞或者研究成果都受到了人們極大的關注。
西班牙Graphenano公司(一家工業規模生產石墨烯的公司)同西班牙科爾瓦多大學合作研究出全球首個石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產品的3倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。Graphenano公司相關負責人稱，雖然此電池具有各種優良的性能，但其成本並不高，該電池的成本將比一般鋰離子電池低77%，完全在消費者承受範圍之內。
3.它的定義：
完全摘自維基百科：石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300 W/m?K，高於碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V?s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8 Ω?m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。
這所有的光環似乎都在告訴人們，石墨烯是一種多麼神奇的材料啊！然而，很關鍵的一點是：國際上對石墨烯（Graphene）的定義是1-2層的nanosheet才能稱之為是Graphene，並且只有沒有任何缺陷的石墨烯才具備這些完美特性！！
4.石墨烯的主要合成方案：
A.機械剝離法：當年Geim研究組就是利用3M的膠帶手工製備出了石墨烯的，但是這種方法產率極低而且得到的石墨烯尺寸很小，該方法顯然並不具備工業化生產的可能性。
B.化學氣相沉積法(CVD)：化學氣相沉積法主要用於製備石墨烯薄膜，高溫下甲烷等氣體在金屬襯底（Cu箔）表面催化裂解沉積然後形成石墨烯。CVD法的優點在於可以生長大面積、高質量、均勻性好的石墨烯薄膜，但缺點是成本高工藝複雜存在轉移的難題，而且生長出來的一般都是多晶。C.氧化-還原法：氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨(GO)，經過超聲分散製備成氧化石墨烯，然後加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團後得到石墨烯。氧化-還原法製備成本較低容易實現，成為生產石墨烯的最主流方法。但是該方法所產生的廢液對環境污染比較嚴重，所製備的石墨烯一般都是多層石墨烯或者石墨微晶而非嚴格意義上的石墨烯，並且產品存在缺陷而導致石墨烯部分電學和力學性能損失。D.溶劑剝離法：溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散於溶劑中形成低濃度的分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力，溶劑插入石墨層間，進行層層剝離而製備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構，可以製備高質量的石墨烯。缺點是成本較高並且產率很低，工業化生產比較困難。當然，石墨烯的製備方法還有溶劑熱法、高溫還原、光照還原、外延晶體生長法、微波法、電弧法、電化學法等，這些方法都不及上述四種方法普遍。
4.不要混淆（請認真看一下）
還原氧化石墨烯，即RGO。一般來說，氧化石墨烯是由石墨經強酸氧化，然後再經過化學還原或者熱衝擊還原得到。目前市場上所謂的「石墨烯」絕大多數都是通過氧化-還原法生產的氧化石墨烯，石墨片層數目不等，表面存在大量的缺陷和官能團，無論是導電性、導熱性還是機械性都跟獲得諾貝爾獎的石墨烯是兩回事。嚴格意義上而言，它們並不能稱為 「石墨烯」。
5.石墨烯電池（總算來了）
A.更正說法
事實上，國際鋰電學術界和產業界並沒有「石墨烯電池」這個提法。維基百科裡也沒有發現「graphene battery」或者「graphene Li-ion battery」這兩個詞條的解釋。根據美國Graphene-info這個比較權威的石墨烯網站的介紹，「石墨烯電池」的定義是在電極材料中添加了石墨烯材料的電池。這個解釋顯然是誤導。根據經典的電化學命名法，一般智能手機使用的鋰離子電池應該命名為「鈷酸鋰-石墨電池」。之所以稱為「鋰離子電池」，是因為SONY在1991年將鋰離子電池投放市場的時候，考慮到經典命名法太過複雜一般人記不住，並且充放電過程是通過鋰離子的遷移來實現的，體系中並不含金屬鋰，因此就稱為「Lithium ion battery」。最終「鋰離子電池」這個名稱被全世界廣泛接受，這也體現了SONY在鋰電領域的特殊貢獻。目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都採用石墨類負極材料，在負極性能相似的情況下，鋰離子電池的性能很大程度上取決於正極材料，所以現在鋰離子電池也有按照正極來稱呼的習慣。比如，磷酸鐵鋰電池（BYD所謂的「鐵電池」不在筆者討論範疇）、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元電池等，都是針對正極而言的。那麼以後如果負極用硅材料會不會叫做硅電池？也許可能吧。但不管怎麼樣，誰起主要作用就用誰命名。B.實際可能應用領域
? 負極：1）石墨烯單獨用於負極材料；2）與其它新型負極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成複合材料；3）負極導電添加劑。? 正極：主要是用作導電劑添加到磷酸鐵鋰正極中，改善倍率和低溫性能。也有添加到磷酸錳鋰和磷酸釩鋰提高循環性能的研究。? 石墨烯功能塗層鋁箔：其實際性能跟普通碳塗覆鋁箔（A123聯合漢高開發）並無多少提高，反倒是成本和工藝複雜程度增加不少，該技術商業化的可能性很低。
C.前景分析：
從上面的分析我們可以很清楚地看到，石墨烯在鋰離子電池裡面可能發揮作用的領域只有兩個：直接用於負極材料和用於導電添加劑。
我們先討論下石墨烯單獨用做鋰電負極材料的可能性。純石墨烯的充放電曲線跟高比表面積硬碳和活性炭材料非常相似，都具有首次循環庫侖效率極低、充放電平台過高、電位滯後嚴重以及循環穩定性較差的缺點，這些問題其實都是高比表面無序碳材料的基本電化學特徵。石墨烯的振實和壓實密度都非常低，成本極其昂貴，根本不存在取代石墨類材料直接用作鋰離子電池負極的可能性。既然單獨使用石墨烯作為負極不可行，那麼石墨烯複合負極材料呢？石墨烯與其它新型負極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成複合材料，是當前「納米鋰電」最熱門的研究領域，在過去數年發表了上千篇paper。複合的原理，一方面是利用石墨烯片層柔韌性來緩衝這些高容量電極材料在循環過程中的體積膨脹，另一方面石墨烯優異的導電性能可以改善材料顆粒間的電接觸降低極化，這些因素都可以改善複合材料的電化學性能。但是，並不是說僅僅只有石墨烯才能達到改善效果，實踐經驗表明，綜合運用常規的碳材料複合技術和工藝，同樣能夠取得類似甚至更好的電化學性能。比如Si/C複合負極材料，相比於普通的干法複合工藝，複合石墨烯並沒有明顯改善材料的電化學性能，反而由於石墨烯的分散性以及相容性問題而增加了工藝的複雜性而影響到批次穩定性。如果綜合考量材料成本、生產工藝、加工性和電化學性能，個人認為，石墨烯或者石墨烯複合材料實際用於鋰電負極的可能性很小產業化前景渺茫。
再來說說石墨烯用於導電劑的可能性，現在鋰電常用的導電劑有導電炭黑、乙炔黑、科琴黑，Super P等，現在也有電池廠家在動力電池上開始使用碳纖維（VGCF）和碳納米管（CNT）作為導電劑。石墨烯用作導電劑的原理是其二維高比表面積的特殊結構所帶來的優異的電子傳輸能力。從目前積累的測試數據來看，VGCF、CNT以及石墨烯在倍率性能方面都比Super P都有一定提高，但這三者之間在電化學性能提升程度上的差異很小，石墨烯並未顯示出明顯的優勢。那麼，添加石墨烯有可能讓電極材料性能爆發嗎？答案是否定的。以iPhone手機電池為例，其電池容量的提升主要是由於LCO工作電壓提升的結果，將上限充電電壓從4.2V提升到目前i-Phone 6上的4.35V，使得LCO的容量從145 mAh/g逐步提高到160-170mAh/g （高壓LCO必須經過體相摻雜和表面包覆等改性措施），這些提高都跟石墨烯無關。也就是說，如果你用了截止電壓4.35V容量170mAh/g的高壓鈷酸鋰，你加多少石墨烯都不可能把鈷酸鋰的容量提高到180mAh/g，更別說動不動就提高几倍容量的所謂「石墨烯電池」了。添加石墨烯有可能提高電池循環壽命嗎？這也是不可能的。石墨烯的比表面積比CNT更大，添加在負極只能形成更多的SEI而消耗鋰離子，所以CNT和石墨烯一般只能添加在正極用來改善倍率和低溫性能。但是，石墨烯表面豐富的官能團就是石墨烯表面的小傷口，添加過多不僅會降低電池能量密度，而且會增加電解液吸液量，另外一方面還會增加與電解液的副反應而影響循環性，甚至有可能帶來安全性問題。那麼成本方面呢？目前石墨烯的生產成本極其昂貴，而市場上所謂的廉價「石墨烯」產品基本上都是氧化石墨烯。即便是氧化石墨烯成本也高於CNT，而CNT的成本又比VGCF高。而且在分散性和加工性方面，VGCF比CNT和石墨烯更容易操作，這正是為什麼昭和電工的VGCF正逐漸打入動力電池市場的主要原因。可見石墨烯在用作導電添加劑方面，目前跟CNT和VGCF在性價比方面並沒有優勢可言。
6.似曾相識
7.可能的應用前景
石墨烯在鋰離子電池上的應用前景微乎其微的。相比於鋰離子電池，石墨烯在超級電容器尤其是微型超級電容器方面的應用前景似乎稍微靠譜一點點，但是我們仍然要對一些學術界的炒作保持警惕。其實，看了很多這些所謂的「學術突破」, 你會發現很多教授在其paper里有意無意地在混淆了一些基本概念。目前商品化的活性炭超級電容器能量密度一般在7-8 Wh/kg，這是指的是包含所有部件的整個超級電容器的器件能量密度。而教授們提到的突破一般是指材料的能量密度，所以實際中的石墨烯超電遠沒有論文中提到的那麼好。相對而言，微型超級電容器的成本要求並沒有普通電容器那麼嚴格，以石墨烯複合材料作為電化學活性材料，並選擇合適的離子液體電解液，有可能實現製備兼具傳統電容器和鋰離子電池雙重優勢的儲能器件，在微機電系統（MEMS）這樣的小眾領域可能（僅僅只是可能）會有一定的應用價值。
圖片來自大連物化所
8.毀坑
有必要分析一下之前兩個有關「石墨烯電池」的新聞，看看到底有沒有真貨。
第一則：2014年據Tesla創始人兼首席執行官Elon Musk表示，特斯拉準備將Model S、即將面世的Model X跨界車以及平價電動車型Model 3的性能再度升級。「我們汽車的續航里程將有可能突破500英里。實際上，我們的開發進度非常快，但是汽車價格可能會隨之提升。不久的將來，特斯拉電動車的續駛里程有望再度提升」。他在接受英國汽車周刊《Auto Express》的採訪時說道。
然而，Musk並沒有透露這個計劃的細節，但是根據眾多媒體的報道，用石墨烯製造的「超級電池」有可能是特斯拉實現該計劃的關鍵。如果認真查找幾個國外相關報道，但是無一例外地都說消息源自中國媒體報道。事實很明顯，Musk壓根沒有說過用石墨烯或者石墨烯電池，中國的媒體人杜撰了特斯拉使用「石墨烯電池」作為下一代電動汽車電池的新聞報道。
第二則：
「西班牙人宣稱，一個鋰電池（以最先進的為準）的比能量數值為180 Wh/kg, 而一個石墨烯電池的比能量則超過600 Wh/kg。也就是說，它的儲電量是目前市場上最好的產品的三倍。這種電池的壽命也很長，它的使用壽命是傳統鎳氫電池的四倍，是鋰離子電池的兩倍。用它來提供電力的電動車最多能行駛1000千米。而將它充滿電只需要不到八分鐘的時間。」
但是，目前沒有人能夠真正見識到這個公司的產品，即使相關基本參數比如充放電曲線、中值電壓等也無法查找到。其實，這樣的電池性能是不可能達到的，如果該電池仍然採用普通鋰離子電池的嵌入式反應原理的話。如果說，這是一種用了石墨烯的二次空氣電池的話，那麼它顯然也不能被稱作 「石墨烯電池」。至於這個西班牙石墨烯電池到底是真是假，那就是仁者見仁智者見智了。
當然了，各位不妨可以試一試看看：
石墨烯在中國的確被過分關注了，但是這種過分關注我覺得也是正常現象吧，的確這種材料的一些特性有很多讓人激動的地方。國內現在可以製備石墨烯的公司很多，但問題在於怎麼和下游應用結合，目前還沒看到特別成功的案例。西班牙那家公司的報道前面各位答主也都說了不靠譜的地方，我們在挖掘國內石墨烯電池公司的時候，找到了菏澤一家叫玉皇的公司，他們也說西班牙這家公司不靠譜，但是他們還是堅持認為，往下游應用走，石墨烯和儲能的結合是最有可能最快實現突破的。這家公司因為之前有一塊兒業務就是做電池的，所以和很多生產石墨烯原材料的公司不同，玉皇是直接奔著應用去的。我們微信公號發的那篇文章《山東菏澤造出了石墨烯電池 半小時能跑400公》（搜索領能知道或者eknower可以看到我們的微信公號），閱讀數超過4萬，不過持質疑態度的人還是很多。一方面是石墨烯電池這個叫法對不對，我覺得這個叫法呢，的確不是學術概念，但是也沒錯，加了石墨烯和沒加石墨烯的電池，怎麼區別？不喊石墨烯電池，似乎也沒有別的叫法了。玉皇是把石墨烯用作導電劑，具體的性能提升數據見引文：
玉皇發現「石墨烯電池」是比較現實的產業應用，也能真正發揮石墨烯性能的作用。
石墨烯在製備電極的時候可作為導電的添加劑，經過玉皇三年研發，發現能把其添加的量控制在低於1%，但卻能顯著改善電池的性能，主要表現在安全性、倍率和能量密度上的提升。
玉皇石墨烯項目負責人陳欣介紹說，石墨烯本身是一個較好的散熱材料，加入石墨烯後電池的導電性會增強，內阻降低後其散熱就減少了，從而增加了電池的安全係數。隨之而改變的還有電池使用環境的改善，以前電池最多能在零下10度左右充電，而玉皇稱加入石墨烯後可在零下20度充電。
「玉皇現有的三元體系動力電池，有三種充電方式；一種是6小時把電池充滿，一種是1小時把電池充滿，還有一種是30分鐘把電池充到80%的電量，而加入石墨烯
後8分鐘就能把電池充到80%，還不會對這個電池造成循環和其他性能的損害」，副經理高洪森稱石墨烯能加快充電速度，電動車充電半小時可跑400公里。
而至於能量密度的提升，玉皇石墨烯電池小組負責人董鑫介紹說，加入石墨烯後的電池能量密度（Wh/kg）會提高10—15%之間，所以電動車的續航里程才能得以提升。同時玉皇經過測試，目前石墨烯電池以1C倍率循環可達2000周以上，提升了電池的使用壽命。
石墨烯電池裡加的的確不是單層石墨烯，而是石墨烯粉末，或者稱之為少層石墨烯，前面看到有答主說1-2層才算是石墨烯，我沒查到出處，常見的說法是超過10層，單層石墨烯的那些特性就基本沒有了，和石墨差不多，少層石墨烯還是具備單層石墨烯的一些特質的。
製備少層石墨烯以及將石墨烯添加到電池中，這些技術和工藝，目前技術門檻還是比較高的。以下又到了引文時間：同時，玉皇結合實驗室的研究成果，以及31個石墨烯專項領域的研究型人才積累，創新了石墨烯製備的工藝流程，解決了行業幾大難點。
一是解決了廢水處理的問題。因為石墨烯在製作過程中會用到大量的硫酸，單靠一個企業來處理用完後的硫酸非常難，據了解單獨上一條硫酸處理線至少要在5千萬以上的投入。而玉皇新能源背靠玉皇化工集團，能把生產石墨烯所產生的廢酸通過集團的污水處理廠直接處理，而且集團還有自己的硫酸廠，還能把廢酸進行回收再利用。
二是提升了少層石墨烯的質量。石墨烯通常分為石墨烯薄膜和石墨烯粉末，後者更多的是指少層石墨烯或者是石墨烯微片，常用於儲能材料等方面。將石墨烯薄膜與多層石墨烯混為一談，是當前市場炒作的常用混淆手段，人們所熟知的極強導電性、強度、透光性和導熱性等特性，只是單原子厚度石墨烯的微觀性能。但石墨烯薄膜的高比表面積使得在電池應用上幾無可能（詳見上一篇#犀利真話#清華技術大牛這麼看石墨烯電池的），而超過10層的石墨烯就會失去石墨烯的特性，與石墨無異，已經不能被稱為石墨烯。
謹慎樂觀，是玉皇對石墨烯電池抱有的態度。雖然解決了生產線搭建的難題，但石墨烯電池的調漿工藝也是一道不好過的關口。
陳欣介紹：「石墨烯是一個面積非常大的材料，只要加一點體積就會非常大，可電池正級材料屬於體積非常小的材料，密度非常大，如何把這一大一小的材料混合均勻是一大難題。所以我們把粉體通過分散的手段變成石墨烯的漿料（類似於果凍狀的東西），進而加入到電池裡面，來達到分散均勻的目的。」
石墨烯漿料必須現配現用。「漿料如果長期放置會導致漿料分層，可能底部的石墨烯就會多，上面的石墨烯就會少，一旦添加到正級材料或者負級材料裡面，石墨烯在裡面分布就不均勻了，從而導致電池的一致性非常差，而單顆電池之間的差異性就會越來越大，最終導致整個電池性能嚴重的衰退。」董鑫表示，這也決定了玉皇必須自建生產線，才能夠實現現配現用，但又不能不顧實際追求產能，如果生產出來的石墨烯不能被及時應用到電池中，就會造成資源浪費。
石墨烯電池這事兒，眾說紛紜，我們雖然前後看了不少文章，和玉皇也前前後後求證了很多次，不過懷疑總是存在的，到底石墨烯電池前景如何，我們請了玉皇的技術負責人，以及一些專家，下周一到釣魚台國賓館認真討論下，歡迎知乎各位大牛參加，私信我報名就行。
前景暗淡無光
- 石墨烯電池目前還沒有真正可以應用的產品出現，大多還處在理論上研究。
- 即使研究出來，產業化配套和完善還需很長的時間，什麼技術出來也不可能一下就應用，特別是工業生產的應用，需要提高生產良率，降低生產成本，各方面都需時間積累。
3. 千萬不要完全聽信國內某些研究所，研究人員的結論，中國的工業科學應用研究不在什麼研究所，而是在工業界的研發，也是這些工業界研發才是推動科技製造能力的進步，研究所最多是理論性研究，據我所接觸的國內一流高校研究所，絕大多數是毫無建樹的。
4.石墨烯應用還有其他材料的應用，使得鋰電池技術還有上升空間。大多石墨烯應用的鋰電池，稱為石墨烯基鋰電池，一般在電極，散熱材料上應用，電解液通過其他技術提高穩定性。大多不懂行的媒體會把石墨烯基鋰電池成為石墨烯電池，混淆了兩個不同概念的東西，當然一些廠家也為了宣傳效果把石墨烯基鋰電池稱為石墨烯電池。就像當年把LED背光液晶電視稱為LED電視。經過十幾年的發展，LED背光電視稱為主流的發展技術，而慢慢的真正的LED電視才開始，現階段稱為OLED電視，三星把自己的稱為AMOLED。5. 未來幾年甚至十幾年技術發展趨勢的是添加新材料的鋰電池，或者所謂的石墨烯基鋰電池。鋰電池在容量提升上目前比較困難，主要的技術進步在於高低溫性能，比如不少鋰電汽車在高溫夏天和冬天低溫容量減少和有效利用率降低。另外電池壽命也是主要研究方向，比如一些鋰電池充放電500次後，容量減少為原來的80%-70%，800次容量減少為50%以下，這時候電池已經不適合在產品上工作。目前的研究需要提升電池壽命，比如做到1000次充放電還可保持80%的容量。對於18650圓柱形鋰電池，5C充電是安全的，但對於聚合物鋰電池來說，由於封裝材料薄，應用在攜帶型電子產品中，大容量的聚合物鋰電池一般很難做到1C以上的電流充電，電池充電容易發熱，電池膨脹率過大，存在安全隱患。可以加入石墨烯進行散熱，電解液中的加入新材料保持高低溫穩定新，電池正負極材料改進，未來聚合物鋰電池在攜帶型產品中可以實現2C以上甚至接近5C的快速充電，這對於手機，平板電腦，筆記本電腦來說意義非凡。比如4000mah的手機電池，在2C電流充電，即可8A的電流進行充電，只需30分鐘的時間就可以充滿90%左右的電量，15分鐘可以充滿50%的電量，甚至可以實現更大電流，實現超級快充的效果，未來聚合物鋰電池是朝著10分鐘甚至5分鐘更快的時間充滿電的方向發展。6.總之未來10年內依然是鋰電池的天下，或者可以說是石墨烯基鋰電池的的天下，說不定會像當年的LED電視一樣，把其美名其曰石墨烯電池。就振實密度、壓實密度來看，非常不適合做電極材料。
這個問題真是不好回答，首先，看行業發展是否必要。
現在智能移動產品的屏幕、主板、運算速度都在更新，唯獨電池技術更新較為緩慢，移動產品最大的問題也在於續航。首先我們要理解的就是，是否會存在有一天，電池技術真的成為制約移動產品發展的主要因素，目前看來還沒到這一天，但是這一天肯定會到來。
所以我們需要一種超大容量的電池，而且這種電池是可以快速充放電的。這些都是石墨烯電池優於傳統鋰電池的地方。
但石墨烯電池要想真取代傳統電池，光有快速充放電這個優點還不可以，製程複雜性、良率、成本等也是很大的問題。這也是為什麼大家都知道石墨烯是好東西，可是做了這麼多年依然沒有大規模量產的原因。
石墨烯的原材料很便宜，就是石墨，但是從石墨到石墨烯，從石墨到完美晶格的石墨烯還是比較難的，短時間內還是無法與傳統鋰電池的成本抗衡。
第二，希望樓主考慮一下，鋰電池技術也是在不斷發展的，如果有一天鋰電池具備了可以快速充放電等特點，也許石墨烯電池就真的發展不起來了。
第三，石墨烯電池的另一個特點是柔性，可以與柔性設備組合來實現整機的柔性，但柔性的電子設備何時到來，到底有沒有到來的必要，這都是值得考慮和等待的。。
第四，現階段的鋰電池雖然不可以做柔性，但薄膜鋰電池是可以柔性的，已經有人做出來了，可以給樓主篇論文看一看，這也是我最近在學習的東西。如果鋰電池也能做成柔性的話，相信石墨烯電池的柔性優點在鋰電池身上就 徹底沒有競爭力了。
Bendable+Inorganic+Thin-Film+Battery+for+Fully+Flexible+Electronic+Systems
現在在趕一個報告，洋洋散散寫了以上的話，沒有什麼邏輯性，希望樓主可以理解基於本人之前寫的兩篇文章，聊聊石墨烯是什麼？以及石墨烯如何影響汽車電池，特別是鋰空氣電池的發展。作者：辣筆小星鏈接：石墨烯-開啟未來的黑金鑰匙 - 辣筆小星 - 知乎專欄來源：知乎著作權歸作者所有。商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。
隨著國家主席習近平來到拜訪英國的最後一站、也是重要的一站曼徹斯特，在曼徹斯特大學的參觀中石墨烯材料成為了聚焦的亮點。那麼這個世界上最薄最堅硬的材料會怎樣改變這個世界，成為通往未來的黑金鑰匙呢？隨著下面的詳細分解一起來看一下吧。
石墨烯這種神奇的材料由於其優越的特性，有望應用於計算機、通信、醫療、工業、能源等多個行業。並有消息稱，加入石墨烯技術的汽車鋰電池有望將能量密度提升至目前的3倍，重量減半，續航里程可拓展至800-1000公里。這也是石墨烯為各行業，特別是汽車行業重點關注的原因。由於石墨烯材料，汽車動力鋰電池的發展充滿了機遇與挑戰。
那究竟什麼是石墨烯呢？讓我們先來看一下石墨烯的定義以及歷史和特性。
石墨烯Graphene的名字來源於石墨Graphite + 烯類ene。它是一種平面多環芳香烴原子晶體，是碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型蜂巢晶格平面薄膜。看到這個定義是不是已經暈了。記住一句話就行，石墨烯就是碳排列成的極薄的薄膜。薄到什麼程度？它只有一個原子的厚度，也就是約0.5nm。如下圖為石墨烯的結構圖，可以看到石墨烯是碳原子組成的原子尺寸六角型二維平面結構。
其實科學家們在90年代中期就提出了石墨烯的存在。但是它一直是個假設性結構，因其在自然界中無法穩定單獨的存在。很長時間科學研究止步於多層石墨烯組成的污泥狀物質。雖然經過各種努力也只能分離得到3~10層重疊的石墨烯，而始終求單層石墨烯而不得。科學界甚至開始懷疑單層石墨烯的存在。直至2004年曼徹斯特大學的兩位學者安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功分離出了單獨石墨烯平面。並因此於2010年獲得了諾貝爾物理學獎。兩位學者分離單層石墨烯的方法更是神奇。它們發現使用膠帶粘住石墨烯薄片的兩側後撕開，便可逐漸減薄石墨烯直至單層。有的時候就是這樣，你與諾貝爾獎的距離可能只有一層膠帶的厚度。下圖一為前文提到的多層石墨烯組成的污泥狀物質。下圖二為安德烈·海姆(左)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(右)獲得2010年諾貝爾物理學獎的宣傳圖片。兩位學者因其「在二維石墨烯材料的開創性實驗」而獲獎。下圖三為安德烈·海姆在實驗中所使用的3M膠帶，膠帶底座上可以看到海姆的簽名。
石墨烯的三大特性使其成為了萬眾矚目的未來之匙，那就是最薄、最硬和最佳熱/電傳導特性。具體來說：
1.石墨烯是世界上最薄的材料
非常透明
最不可滲透且滲透可控
2.石墨烯是世界上最硬的材料
已知最堅硬材料，比鋼鐵硬300倍
可彎曲且最可伸展的晶體
3. 最佳熱/電傳導特性
已知熱傳導性能最好的材料
最高電流密度
最高本徵遷移速率且具有兩極性（非常適用於高速半導體設計）
下圖為諾貝爾獎委員會對於石墨烯材料的宣傳圖片。石墨烯是世界上最薄的材料，僅有一個原子的厚度（約0.5nm）。如左部分說明石墨烯最基本的六角結構，右部分說明一平方米的石墨烯材料如果製成吊床僅重0.77mg，卻可以承受4公斤以內的重物，比如圖中的小黃貓。下圖二為石墨烯薄膜的實物照片。
關於石墨烯的具體應用。2015年10月23日，國家主席習近平參觀了曼徹斯特大學國家石墨烯研究院。在聽取了曼徹斯特大學石墨烯研究情況介紹後，主席表示中英在石墨烯研究領域完全可以實現「強強聯合」。相信雙方交流合作將推動相關研究和開發進程，令雙方受益。實際上，英國曼徹斯特大學作為最早成功分離單獨石墨烯平面的科研機構，其對於石墨烯的研究有非常深的歷史積澱。而中國則是石墨資源大國，也擁有大量的石墨烯研究專利。截止2012年，石墨烯相關專利達7500個，而其中來自中國的就超過38%。可見中英兩國的石墨烯合作確可以被稱為強強聯合。另一方面英國正在推行新的「北方經濟帶」戰略，曼徹斯特正式其中的重點城市。而這與中國提出的「一帶一路」戰略又非常的契合。兩國的經濟合作無疑可以令雙方受益達到雙贏。華為作為中國移動通信設備的領軍公司，也於同一天宣布了與曼徹斯特大學開始為期兩年的石墨烯應用研究合作項目。可以說這一舉動並非巧合。無論從國家層面，還是企業追趕最新技術方面的考量，這種合作都是大勢所趨。下圖一為習近平主席參觀曼徹斯特大學地下超凈石墨烯生產實驗室的照片。陪同的有英國經濟大臣奧斯本（左一）和諾沃肖洛夫教授（右一）。諾沃肖洛夫教授就是當年石墨烯諾貝爾獎得主之一。有這樣一位業界權威陪同，體現了英國在石墨烯方面的實力，也體現了與中國方面合作的重視程度。下圖二為曼徹斯特大學國家石墨烯研究院（National Graphene Institute）的銘牌照片。
為什麼說華為尋求石墨烯應用研究合作是大勢所趨呢？那就要說到石墨烯由於其神奇的特性有望應用於計算機、通信、醫療、工業、能源等多個行業。下面讓我們一一來舉些例子。
應用一，手機或穿戴設備的柔性屏幕和電路成為可能
石墨烯由於其極薄的構造和非常透光的特點，非常適合柔性屏幕和電路的製作。下圖為來自三星開發的基於石墨烯電路的柔性屏幕產品。
應用二，計算機或通信設備速度有望超過300GHz，進入THz時代。
石墨烯由於其絕佳的導電性能和最高本徵遷移速率且具有兩極性等特點，可以用來製作更高開關速度的半導體晶元，用於計算機或通信設備的高速運算和數據傳輸。下圖一為來自三星半導體的100mm直徑石墨烯半導體晶圓。照片中還可以看到平面結構的石墨烯結構模型。下圖二為概念性的石墨烯半導體示意圖。石墨烯Graphene材料被置於傳統半導體器件的溝道位置連接漏極（Drain）和源極（Source）。而柵端電極Gate Electrode則置於石墨烯溝道上方。石墨烯溝道被稱為量子點Quantum Dot，在這種溝道中電子Electron可以以更快的速度移動。
應用三，由於石墨烯有已知最佳的導熱性能，所以其用於LED照明有非常好的前景。有了石墨烯，大功率LED 燈泡的散熱再也不是一個無法逾越的障礙了。下圖一為英國經濟大臣奧斯本（右）和諾沃肖洛夫教授（左）正在曼徹斯特大學討論石墨烯LED燈泡。
應用四，石墨烯有助於在醫學領域，加快DNA排序的過程，和降低DNA排序的成本，有望幫助老年痴呆、癌症等疾病的診斷和治療實現突破。
應用五，也是今天介紹的重點，就是石墨烯有助於改善儲能器件的性能。其中就包括可以用於汽車動力電池的鋰電池、超級電容和燃料電池。這裡不得不提兩個令人興奮的新聞。一則就是最近非常紅火的名為「中東完了，石墨烯電池充電10分鐘跑1000公里」的新聞。其中提到西班牙的Graphenano公司開發的石墨烯電池，採用了獨特銅箔雙面鍍膜的3D塗覆技術。這種塗料被稱為Graphenstone格芬石墨烯礦物塗料。這家公司開發的電池有望達到600wh/kg的能量密度，也就是目前傳統電池的3倍以上。並且還有消息表示Graphenano公司還正在和兩家德國汽車巨頭展開合作。下圖為西班牙Graphenano公司開發的石墨烯電池原型。
第二則新聞就是三星先進技術研究院Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT)完成了以硅為正極材料包裹石墨烯薄膜的鈷酸鋰LiCoO2鋰離子電池的原型開發，實現能量密度提升1.5倍。下圖三星電池原型的放大照片。圖中a為硅正極材料顯微鏡20nm級別放大照片。b為之前a中白色方框部分進一步放大至5nm級別的放大照片。圖中可以看到明顯的三層石墨烯薄膜。c為進一步放大至2nm級別的放大照片，紅色箭頭部分為石墨烯薄膜的生長起點。d為電池原型的原理簡介，由石墨烯薄膜包裹的硅材料正極成為電池能量提升的關鍵。
由以上兩則新聞可以看出石墨烯材料的使用讓汽車動力電池的發展充滿了機遇。但是請記住機遇永遠與挑戰並存。目前石墨烯材料還面臨著很多巨大的難題需要客服。如果要發展採用石墨烯技術的汽車動力電池，就必須冷靜分辨市場的炒作信息，找准真實的機遇。並且等待足夠的發展時間，才能夠有望真正的實現技術革新。
挑戰一，石墨烯的量產化。中國是石墨資源大國，擁有豐富的石墨儲量。但是國內有非常多的企業實際上只能夠生產石墨烯粉末狀原料。即只能分解得到多層石墨烯，而沒有真正分解得到最終實用的單層石墨烯薄膜的能力。那麼單層石墨烯薄膜量產化就是一個非常大的挑戰，同時對於具有薄膜生產能力的公司來說又是一個非常大的機遇。下圖介紹了主流的幾種單層石墨烯薄膜的製備方法以及價格質量比較。右上角為機械剝離方法Mechanical exfoliation。也就是類似於曼徹斯特大學海姆團隊當年採用的3M膠帶方法。多用於學術研究。其質量高但是成本也高。右側中部為分子裝配法Molecular assembly。多用於納米微電子技術，成本同樣很高。左側下部為液相剝離法Liquid-phase exfoliation。也被稱為溶劑剝離法，是通過溶劑一層層減薄石墨烯薄片得到的。 其成本低但是質量也較低，多數情況下只能減薄石墨烯卻無法得到穩定的單層石墨烯材料。多用於塗層、能源存儲、生物等應用。左側中部為半導體碳化硅SiC的製備方法，在碳化硅的表層可以實現一層理想的石墨烯材料。多用於半導體晶元和射頻器件的製作。而成本最低質量最好的製備方法則是化學氣相澱積CVD方法，這種方法已成熟應用於半導體和鍍膜等多種行業。這種製備方法得到的石墨烯可用於塗層、生物、半導體等多種應用。
挑戰二，石墨烯材料並不能從本質上使汽車動力電池產生飛躍性提升。換句話說石墨烯可以改進電池性能，卻無法作為電池的核心材料根本上改變電池的特性。其原因就是石墨烯材料無法單獨成為電池的正極或負極材料，而是多用於與硅或者錫等其他物質組成複合材料組件電池正極或負極，從而提升電池性能。比如前面提到的三星電池原型就使用了石墨烯與硅的複合材料Gr-Si。因此其特性不僅取決於石墨烯，也取決於複合以後的特性。另一種可能是使用石墨烯材料作為導電添加劑，但是其特性又與另一種碳材料相類似。那就是碳納米管Carbon Nanotube（CNT）。而碳納米管早在2000年就被提出並逐漸用於電池行業。導致石墨烯材料雖能進一步改善電池性能，相應成本也大幅增加了。
綜上所述，石墨烯作為一種神奇的材料擁有優異的特性。它是世界上最薄最硬的材料，成為了公認的開啟未來的黑金鑰匙。中英在石墨烯領域的研究合作可謂強強合作，華為加入合作也將加快其在手機、通信甚至汽車電池領域追趕三星等國際領先企業的步伐，進而掌握引領技術革新的推動力。石墨烯材料在汽車動力電池的應用充滿了機遇，但是同時也不乏挑戰。其對汽車動力電池性能的改善仍有待時間的檢驗。
作者：辣筆小星
鏈接：石墨烯助力會呼吸的超級電池 - 辣筆小星 - 知乎專欄來源：知乎著作權歸作者所有。商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。充一次電行駛650公里，能量密度接近傳統汽油。這樣的超級電池再也不僅僅是夢想。英國劍橋大學的一紙論文讓它變得離我們如此之近。而其中石墨烯這種世界上最薄最堅硬的材料神奇地讓這種超級電池學會了呼吸。
書接上一回中英在石墨烯材料正式展開強強合作，今天我們就來講一講石墨烯如何解決鋰空氣電池所面臨的技術難題，讓這種夢幻的超級電池一步步走向現實的。
如之前介紹石墨烯材料提到的，石墨烯在鋰電池應用中充滿了機遇，同時也面臨巨大挑戰。原因就是石墨烯本身並不能獨立成為電極，需要與其他材料組成複合材料。最終的特性取決於複合材料的特性。而當石墨烯遇到了鋰空氣電池，那可謂英雄終於找到了施展才華的主戰場。如上圖所示，傳統的鋰電池正負極都是固體材料封閉在電池包中進行化學反應，通過鋰離子的遷移放電。對應的鋰空氣電池卻是靠鋰離子在正極中與空氣中的氧氣進行氧化反應進行發電的。因此電池的結構更簡單重量更輕，但是同時需要保證在正極中鋰離子可以和氧氣有充分穩定的接觸。
英國劍橋大學化學教授克萊爾格雷和她的團隊使用石墨烯及相應的技術攻克了鋰空氣電池技術的多項難題。下圖即為劍橋大學2015年10月發表於核心期刊《科學》中的論文《鋰空氣電池，更好的高能量密度電源》（Lithium-air batteries, a better recipe of energy-dense power）封面。
克萊爾格雷教授和她的團隊創新地將化學反應產物從氧化鋰變成了更易處理的氫氧化鋰。並且使用了DME電解液和碘化鋰添加劑。其中另一項關鍵調整就是使用了還原態氧化石墨烯rGO（reduced Graghene Oxide的簡稱）作為滲透性極好的多孔蓬鬆電極。這樣的電極保證了前文提到的正極中鋰離子和氧氣的充分穩定接觸。下圖一中劍橋大學的鋰空氣電池石墨烯電極電子顯微鏡放大照片。左半部為充滿電狀態，石墨烯電極成多孔蓬鬆狀態，提供了充足的氧氣O2，水H2O和鋰離子Li+接觸和反應的空間。右半部分為放電後的狀態，反產物為氫氧化鋰LiOH，其顆粒填補了石墨烯電極中多孔蓬鬆的空間。下圖二為鋰空氣電池內部結構和人體肺部的比較圖。圖中可以看到左側鋰空氣電池的內部結構為了提高空氣的接觸面積而設計的和右側人體肺部結構非常類似。
那麼還原態氧化石墨烯rGO又是哪種石墨烯呢？其實它是石墨烯的一種化學製備方法。下圖為還原態氧化石墨烯rGO的製備過程說明圖。上部所示首先通過石墨的氧化反應得到氧化石墨，然後右側所示進行剝離後得到單層氧化石墨烯，最後下部所示還原反應得到單層石墨烯。這種化學製備方法得到的石墨烯特點就是結構蓬鬆且多孔。在某些應用場合併不是理想的單層石墨烯薄膜，但是應用在前文提到的鋰空氣電池石墨烯電極卻恰恰十分契合。
1. 高效率，充放電電壓差僅為0.2V, 能量效率超過93%
2. 長壽命，充放電循環2000次後無明顯衰退（克服了鋰空氣電池反覆充放電穩定性問題）
3. 大容量，相當於當前鋰離子電池的近5倍。
4. 減少了鋰空氣電池對潮濕空氣及二氧化碳CO2的敏感程度（放電反應更穩定）
綜上所述，鋰空氣電池具有接近傳統汽油的超高能量密度。是一種夢幻般的超級電池。而根據劍橋大學的研究，由於石墨烯材料和相應技術的加入，這種超級電池擁有優異的性能並且正在一步步地走向現實。但是同時劍橋實驗室的團隊表示可能至少還要10年才能將這一技術在電動車等其他行業中量產。因此可見，石墨烯材料讓鋰空氣電池技術充滿了希望，也需要更多的耐心去等待它的進一步完善。其中相信中國的企業也會在其中扮演非常重要的角色，讓我們拭目以待吧。
特斯拉既然花幾十億美元建電池工廠來生產18650，至少說明近期電池不會有很大的革新。
大致看了下上面很多前輩的寫的，大都覺得石墨烯是萬精油，研究已經到了瓶頸，其實我個人覺得石墨烯這一二維碳納米材料於2005年被發現，2010年獲得諾貝爾獎，其中從發現到獲獎時間間隔之短其實或多或少因為它由於卓越的力學和電學等性能掀起了一場新材料的革命，現如今石墨烯這種納米材料被應用於很多領域，例如早期的聚合物材料樹脂泡沫板材，現如今的水泥混凝土材料等，但仔細看石墨烯在每個領域的應用並不像很多人所說的已經到了極致，其實我個人反倒覺得當今的石墨烯材料仍需科研工作者在納米層次下的表徵研究進而更好地揭開它可能還有不為人們所知的面紗。我相信石墨烯的前景，也相信石墨烯推動新材料發展的革命才剛剛開始。
石墨烯，好！但是被中國人水了！石墨烯發展才多少年？鋰電池一開始就直接能應用的？慢慢來嘛，有問題就解決，瞎逼逼沒用！
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「超級電池」取得突破 可大大拓展電動汽車續航里程
發表在《科學》(Science)期刊上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個團隊攻克了這種技術中的部分實際問題——尤其是化學上的不穩定問題。在此之前，由於這種化學上的不穩定，鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現象。鋰空氣電池的基本化學原理十分簡單。這種電池通過鋰和氧結合成過氧化鋰實現放電，再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應在許多周期內反覆發生，則是該技術面臨的挑戰。劍橋的科學家對相關化學過程做了調整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉變為更易處理的氫氧化鋰，還向系統中添加了碘化鋰，並用石墨烯製作了滲透性極好的「蓬鬆」電極。所謂石墨烯，是12年前曼徹斯特大學(Manchester University)發現的一種碳的同素異形體。研究人員表示，劍橋實驗室中展示的電池系統效率達90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的工作，才能將該電池變為可用於汽車和電網蓄電的商業電池。電網蓄電裝置用於存儲太陽能和風能發電站間歇發出的電力，以便在需要的時候使用。搬運工，文末註明了來。基本觀點一致，石墨烯在鋰電是個廢柴。
近幾年來，石墨烯這種獲過諾獎的材料一直廣受社會關注，在相關媒體上也充滿了各種「石墨烯電池」等方面的新聞。廣大群眾此時可能會好奇：石墨烯這種材料到底有多少用處，能不能依靠它來解決目前材料、電池等方面遇到的一系列技術瓶頸，幫助電動汽車、儲能等行業實現飛躍？電專家結合實際給出了正確的答案：
a、成本問題。傳統導電炭黑和石墨都是論噸賣的（一噸幾萬元），論克賣的石墨烯哪天能降到這個價？即使按照某些媒體報道的石墨烯降低到3元/克，換算成噸也要300萬元/噸。要知道，現在鋰電池用的各種材料，都是一噸幾萬十萬左右的東西，而且天天承受著社會各界要求降價的壓力，用石墨烯替代完全不現實。
如果還能再便宜點，也有企業聲稱自己的石墨烯可以逼近一般炭黑和石墨的價格，OK，其實此時使用的材料就是石墨微片（可能有幾十層），根本不是單層或數層的石墨烯。此時廠商出現的問題就是虛假宣傳炒作概念，有違誠信欺瞞國家政府以及廣大納稅人。
b、工藝特性不兼容。就是石墨烯比表面積過大，會對現有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。如果電池廠調工藝會累死，又沒有性能指標突破性進步帶來的足夠的利潤空間驅動，誰願意上這個技術？石墨烯表面特性受化學狀態影響巨大，批次穩定性，循環壽命等等都有很多問題，目前來看無法滿足鋰電池生產的一堆細緻的要求。
關於石墨烯對於調漿實際工藝的影響，有Oak Ridge NaTIonal Laboratory與Vorbeck（有名的石墨烯業內廠商）的披露的研究成果，他們發現石墨烯對於漿料的工藝的性能有很消極的影響，如下圖所示：
來自「Feasibility DemonstraTIon of Graphene-Based Lithium Batteries with Enhanced Charge Rate and Energy StorageCapacityVorbeck Materials Corp」
即使以上問題都得到了解決，還有下面的問題存在。
c、如果石墨烯做負極：理論上最多是石墨負極兩倍的容量，首次效率低的嚇人，性能受表面狀態影響極大。
d、石墨烯是可以做導電劑促進快充放，理論上可以提高倍率性能，但是如果分散工藝不到位混料不均，一切都是空中樓閣；另外碳家族物美價廉的材料多的很，並不存在非要使用價格昂貴的石墨烯的理由；並且而且石墨烯是2D材料，如果把它展開與電極活性物質複合，會堵塞鋰離子擴散的通道。因此真要是投入實用，到底有利還是有害，其實不太好說。
再說一點題外話：石墨烯只是納米材料的一種，在過去的十幾年中，納米材料科研界常常過分傾向於造噱頭和「灌水」，工作的可重複性常常都很差，所做技術與實用化目標脫節十分嚴重，這一現象已經廣受科研界中的一部分有識之士，以及工業界的詬病。比如鋰電泰斗Goodenough、Mauger、Julien教授就曾經質疑過MIT的磷酸鐵鋰快充的工作Battery materials for ultrafast charging and discharging，發表了文章Unsupported claims of ultrafast charging of LiFePO4 Li-ion batteries（幾十C的快充，對應時間為幾分鐘充放電），認為這些成果最多也就是在概念上可行而已。
很多納米材料的優良性能僅僅體現在實驗室級別的克甚至微克級產能，在放大規模化生產的前景方面很多都存在先天不足的缺陷，與現有工業中的許多基於微米級材料發展得來的技術從根本上不兼容。而且納米材料常常是只能以低維材料形式存在/使用，無法真正地應用在實際宏觀三維的用途之中。筆者建議政府應該從政策導向上，更多推動具有工業化前景的技術的開發，加大對於中試項目的扶持，從而達到選賢任能的目的，讓科研更好地促進工業技術的進步。
e、至於石墨烯功能塗層鋁箔：其實際性能跟普通碳塗覆鋁箔（A123聯合漢高開發）並無多少提高，反倒是成本和工藝複雜程度增加不少，該技術商業化的可能性很低。
總之，石墨烯用做鋰離子電池負極材料，相對於傳統炭系材料並無性能上的明顯優勢，而且納米材料應用困難，成本高昂，發展前景堪憂
資料來源：電子發燒友，烯碳資訊編輯整理，轉載請註明出處。
一直覺得這是國人跟風的一個表現，一般就是老美炒作，中國人跟風。跟著跟著老美又再炒個新的，國人放下手裡的活再跟風。這裡不得不誇小鬼子，人家都喜歡往深里做，不盲目跟風。前幾年碳納米管熱的時候國人一股腦都去碳納米管，連個本科生都天天叫嚷著單壁、多壁，後來石墨烯一出來，沒人做碳納米管了，全去追石墨烯了，和現在一個鳥樣。而現在，小鬼子已經嘗試用碳納米管引領新一輪計算機革命了。
覺得石墨烯材料被過分關注了，現在各種項目和石墨烯扯上關係都能各種圈錢，只要加上石墨烯感覺項目就能高一個檔次。石墨烯自從獲諾獎以來，關於石墨烯的paper數量飛漲，前段時間聽一大牛講座，說現在發的關於石墨烯材料的paper大部分都是中國人在做。現在最擔心的就是對石墨烯過度的關注會導致其他材料的研究沒落，例如CNT，CNT材料的光芒完全被graphene掩蓋。目前石墨烯作為電極材料最常規的應用是與電極材料如磷酸鐵鋰或三元材料複合以提高其性能。而且目前graphene價格還是相當的高，在工業應用上還是有非常大的限制，個人覺得石墨烯改性電極材料在工業應用上還是有很大一段路要走。最後，如樓上所說，石墨烯材料這個泡沫現在確實被吹得太大了。。。
1、中國最新的研究成果已成功突破石墨烯大規模生產難題，製造成本已從5000元/克將至3元/克，解決了這種材料的量產難題，利用化學氣相沉積法成功製造出國內首片15英寸的單層石墨烯，並成功地將石墨烯透明電極應用於電阻觸摸屏上，製備出7英寸石墨烯觸摸屏。2、2015年1月，西班牙Graphenano公司（一家以工業規模生產石墨烯的公司）同西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，其充電時間不到8分鐘。
不請自來，慣例先簡單講一下概念。
石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯又被稱為「黑金」，是公認的「新材料之王」。
而題主說的石墨烯電池，也正是石墨烯材料研究的大突破，至於前景，從可穿戴設備上給題主一點思路。
首先是它變得柔軟了，可以印在布料上面，同時也保留了石墨烯電容的特性，非常地輕、可以快速充電
曼徹斯特大學的研究人員納茲穆爾·卡里姆（Nazmul Karim）是這項發明項目的研究者之一，他表示柔性紡織電池造就了智能布料的誕生，讓真正的可穿戴式設備成為一種現實。
這種柔性電池可以為可穿戴產品供電，有研究人員表示：未來可穿戴產品屏幕將可以直接使用在衣服布料中，實現更準確的健康監測功能和顯示設備的可穿戴化。
或者像報紙一樣捲起來的屏幕
據研究人員稱 ，這種石墨烯柔性材料將採用成本較低的 「氧化石墨烯」，它是石墨烯的一種製造氧化石墨烯並將它用在織物上，相對比較便宜也比較簡單，畢竟還是要考慮到市場成本的嘛。
可能也和曼大的上一個石墨烯研究成果不能市場化結果被英國國會質詢了有關係吧~
這次他們就充分地考慮了市場化。
在這種結構下電極會因為油墨和紡織品之間的強烈相互作用，而表現得非常穩定，並具有良好的操作安全性和很長的循環壽命。
不用擔心不安全，最重要的是這種柔性電池允許水洗。
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我們實驗室是做超電的牛組，也用了一堆石墨烯材料，但現在還沒有能力讓小燈泡發光
最近石墨烯題材又火了，東旭光電因為公司近期推出了幾款石墨烯概念產品，上周強勢漲停了。
幾個新概念題材也都漲得很好，最近熱的題材很多，但是很多人都不知道是幹什麼的。甚至有人至今仍然搞不清楚石墨烯與石墨的區別，比如石墨烯研究院最近就很無語，短短數月，已有近60家廠商來兜售石墨，院長不幾天就要向這些石墨礦主解釋：「石墨烯和石墨關係不大，我們不需要石墨!」
不止這樣，這炒得太火了，一時間，說什麼的都有，有說一張保鮮膜厚的石墨烯能撐起一頭大象的，還有說用石墨烯製造防彈衣、太空繩的。那叫一個玄乎，其實都是誇大的說法。
那石墨烯究竟是什麼玩意呢？
石墨烯是一種技術含量非常高、應用潛力非常廣泛的碳材料，它的應用主要集中在以下幾個領域：
1）新型顯示領域。石墨烯被認為是最有潛力的觸摸屏替代材料，透明手機、彎曲手機都將依賴於石墨烯的應用。也許在不遠的將來，你的手機會是這樣透明的。
2）儲能領域。近日，韓國研究團隊研發出一種電池，如果有石墨烯作為材料之一，充電20秒，即可達到智能手機的電池容量，效率可謂驚人。這樣想想看，將來充電五分鐘，通話就不止兩小時了，有可能可以連續通話一個月，甚至一年。
3)新材料領域。最近，英國Briggs汽車公司發布了一台車身以石墨烯材料製造的汽車。這種車，車身重量減少20%，強度是普通鋼材的200倍。
乾貨來了，咱們節目開頭說的東旭光電，公司在國內石墨烯領域的技術研發、市場開拓、項目投資正逐步落地，持有東旭光電（000413）的基金的收益情況列給您看看。
根據石墨烯概念板塊，篩選如下石墨烯相關基金以作參考。
說了這麼多,也許你還是要問,石墨烯誕生至今都十幾年了,我的透明手機呢?
目前的情形是，國內的石墨烯生產企業還沒有完全進入盈利模式，主要原因是應用市場不明。作為新興產業，石墨烯產業還存在成本高、規模小、上游研發與下游應用脫節、研發熱市場應用趨冷等問題。
其實，石墨烯在中國短時間內發展起來，在這些「光環」背後，很少人看到了資本過度炒作的問題。石墨烯在資本瘋狂追逐下，各種概念魚目混珠，比如有企業早早就聲明製作出了「石墨烯電池",並自稱「烯王」,然而卻當天就被業內人士「打臉」說該企業研製的不過是「石墨烯基鋰電池」而已,跟真正的石墨烯超級電池相差十萬八千里。所以，與其說投資者開啟了產業發展的帷幕，不如說這是投機者的狂歡。
毫無疑問，石墨烯會在未來發揮巨大的作用。未來很美好，路還是要一步一步的走,特別是現在，因為在這個到處充滿急功近利的年代，泡沫無處不在。
石墨烯時代,請耐心等待。
2015-04-18
石墨烯生產成本已經接近膨脹石墨了，所以價格不是問題，重點是可用性。所有做材料而不是以發表論文，而是以取代現有指針產品為前提。首先，我們會進行市場調研了解消費者可接受的價格，做成開發產品的規格書﹔第二，做出試樣並經工廠客戶測試可行，依經濟規模計算生產成本。
如果產品可以問世了，除了表示可以取代現有產品直接使用以外，下一個階段才是創新與突破現有技術。這點你不必擔心，企業要接地氣，沒有幾家能像 apple 可以創造業界標準，只能先讓客戶接受它再說。
如果你讀過很多科學和技術新聞，可能對這個說法印象深刻——石墨烯對什麼都有好處。石墨烯由僅有一個原子那麼薄的碳構成，卻實實在在地擁有最高級別的電子、光學、力學性能。
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