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，石墨烯并未顯示出明顯的優勢。
那么，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于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幾倍容量的所謂“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。那么成本方面呢？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于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，這正是為什么昭和電工的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在性價比方面并沒有優勢可言。
當前國內石墨烯的火熱形勢，讓筆者聯想到了十幾年前的碳納米管(CNT)。如果對比石墨烯和CNT，我們就會發現這兩者有著驚人的相似之處，都具有很多幾乎完全一樣的“奇特的性能”，當年CNT的這些“神奇的性能”現在是完全套用在了石墨烯身上。CNT是在上世紀末開始在國際上火熱起來的，2000-2005年之間達到高潮。CNT據說功能非常之多，在鋰電領域也有很多“獨特性能”。
但是二十多年過去了，至今也沒看到CNT的這些“奇特的性能”在什么領域有實實在在的規模化應用。在鋰電方面，CNT也僅僅是用作正極導電劑這兩年在LFP動力電池里面開始了小規模的試用(性價比仍不及VGCF)，而LFP動力電池已經注定不可能成為電動汽車主流技術路線。
相比于CNT，石墨烯在電化學性能方面與之非常相似并無任何特殊之處，反倒是生產成本更高，生產過程對環境污染更加嚴重，實際操作和加工性能更加困難。根據自己多年的鋰電研發和生產經驗，筆者并不認為石墨烯會在鋰離子電池領域有多少實際應用價值，當前所謂的“石墨烯電池”純屬炒作。對比CNT和石墨烯，筆者要說的是“歷史總是何其相似”！
石墨烯的真正應用前景在哪？
未來石墨烯在鋰離子電池上的應用前景微乎其微的。相比于鋰離子電池，筆者認為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，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么好。
相對而言，微型超級電容器的成本要求并沒有普通電容器那么嚴格，以石墨烯復合材料作為電化學活性材料，并選擇合適的離子液體電解液，有可能實現制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。
延伸閱讀：石墨烯電池新聞有無真貨？
當前關于石墨烯電池的新聞有很多，比如國內首個石墨烯手機用的石墨烯電池。筆者首先找到的是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》的采訪時說道。
Musk并沒有透露這個計劃的細節，但是根據眾多媒體的報道，用石墨烯制造的“超級電池”有可能是特斯拉實現該計劃的關鍵。筆者查找了幾個國外相關報道，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。
另外一個就是西班牙的石墨烯電池。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，目前沒有人真正見識過這個公司的產品，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。筆者根據自己多年的鋰電知識判斷，這樣的電池性能是不可能達到的，如果該電池仍然采用普通鋰離子電池的嵌入式反應原理的話。另外，假如這是一種用了石墨烯的二次空氣電池，那么它顯然也不能被稱作“石墨烯電池”。至于這個西班牙石墨烯電池到底是真是假，即“仁者見仁，智者見智”了。
