前几天华为法国分公司在 Twitter 发推文，说明年上半年发表的华为 P40 系列手机将使用石墨烯电池。
消息一出，整个网络掀起一波石墨烯浪潮，大家纷纷讨论使用石墨烯电池的手机续航如何强大，石墨烯概念股也一片红，整个电子业似乎打了兴奋剂，所有人都在期待石墨烯时代到来。
但几小时后华为中国就泼了一盆冷水：“之前华为法国官推发表消息有误，P40 并没有搭载石墨烯电池”。虽然证实是假新闻，但石墨烯电池也不是编出来的概念名词，而是大部分电池能源公司努力的方向。
从 1884 年第一辆实用电动车开始，人们就一直为提高电池容量不懈努力，但从科技树时间线来看，电池技术一直比其他技术发展更慢。智能手机出现后，电池续航时间不足对手机的影响愈发明显，一块行动电源，成了所有手机用户的包袱。
为了保障用户的正常使用体验，电池厂商也一直改良锂电池的制程，但电池材料改良的速度远低于其他元件功耗上升的速度。手机厚度、效能、续航成了不可解决的三元悖论，得到其中两项就必须舍弃一项。
提升锂电池能量密度的利器
好在石墨烯材料横空出世，2004 年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈‧海姆和康斯坦丁‧诺沃肖洛夫，成功实验用胶带从石墨分离出石墨烯，证实这种万能材料的存在，两人也因此获得 2010 年诺贝尔物理学奖，可见石墨烯对世界的重要性。
狭义来说，石墨烯是碳原子以 sp2 杂化轨道呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体，广义来说，10 层内的石墨结构也可称为石墨烯。这种材料是目前已知世界最薄的材料，单层厚度仅 0.34 奈米。
石墨烯不仅是世界最坚硬、导热系数最高的材料，也是电阻最小的材料，在常温下电子迁移率超过 15,000cm2/V·s，是理想的电池材料。
目前石墨烯电池技术有两大方向，一是当阳极镶嵌锂离子，另一种是当导电剂，当电极材料可算是传统锂电池的改良版。传统锂电池一直采用多层石墨为镶嵌结构，如果将石墨分成单层结构（石墨烯），当作阳极的锂电池理论容量将是传统锂电池容量 2 倍以上（>744mAh·g -1）。
对手机电池来说，这样的电池近乎梦幻般的存在。试想一下，如果你的手机可 3 天充电一次，手机功能将会发生怎样的变化。
电池快充技术的究极方案
石墨烯对锂电池的重要性还不仅如此，石墨烯为目前导热率最高的材料，如果使用石墨烯帮锂电池散热，锂电池的快充速度能再提升一阶。之前在 2015 年第 56 届日本电池大会，华为就拿出使用石墨烯为锂电池散热的技术，展示 5 分钟即可充满 3,000mAh 电池 48% 电量的快充技术成果。
▲ 华为的石墨烯电池技术。（Source：华为）
如果将石墨烯散热与石墨烯当电池正极的技术相结合，锂电池的容量和充电速度将同时提升。
2017 年，三星就宣布开发出采用石墨烯技术的电池。三星展示时采用石墨烯技术的手机电池容量提升了 45%，同时还 12 分钟内充满电，强大的电池效能，让人看到石墨烯电池在电子产品的潜力。
电动车续航体验的拯救者
期待石墨烯电池的不仅手机厂商，还有为续航里程困扰的新能源车企，即使采用三元锂电池的特斯拉，也无法做到与燃油车媲美的使用体验，但石墨烯可以改变这种尴尬的局面。2014 年名为 Graphenano 的西班牙石墨烯创业公司，与科尔瓦多大学合作研究全球首个石墨烯聚合材料电池，用此电池提供电力的电动车最多能行驶 1,000 公里，充电时间不到 8 分钟，可见石墨烯对电池容量和充电速度提升有多大。
如果未来电动车都使用 10 分钟就能充满电的石墨烯电池，电动车续航难题将不复存在，快充电站将取代加油站。如果车主下车上个厕所就能充满电，那么电动车将和燃油车一样方便。
仍在产业化路上的技术
不管从哪方面来看，石墨烯都是锂电池突破关键的所在。但石墨烯身为新型材料，还是太年轻了些。每当人类发现一种新材料，总要按照原理研究→实验室生产→规模化生产→产品流程进行。
材料学不同其他学科，从原理到产品都有漫长实验周期。从目前石墨烯制造和应用程度来看，还处于早期阶段，虽然 2018 年全球石墨烯市场规模已达 2.73 亿美元，年均增速也保持 40% 高速增长，但大部分生产石墨烯的企业都没有掌握大规模量产石墨烯的技术，生产的高纯度石墨烯材料售价每克都在千元以上。
这样昂贵的材料，最多实验室研究时才能出现，如果想商业化，不说技术和产量够不够，光价格恐怕都自动买单。石墨烯这种尚在产业化前期的技术，恐怕还要 3~5 年才可能出现在电子产品。
现在嚷嚷着石墨烯马上能就改变世界的人，想必没几个人会信了。
（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：shutterstock）
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