问题60 石墨烯电池是怎样的一种电池？

近年来，石墨烯在能源领域里尤其是二次电池领域中得到广泛关注。所谓石墨烯电池，是指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而开发出的一种新能源电池。

石墨烯材料诞生于2004年，由英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫首次在实验室发现。石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，因此又叫单原子层石墨。它的厚度大约为0.335nm，根据制备方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大约1nm左右，水平方向宽度大约为10～25nm，是除金刚石以外所有碳晶体（零维富勒烯，一维碳纳米管，三维体向石墨）的基本结构单元。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，其导热性、导电性也非常适用于诸如电池电极材料等的新型电子材料。

目前，市面上所谓的石墨烯电池大部分都是在锂电池等电池中通过技术手段添加一些石墨烯，因此可以认为石墨烯电池只是一种说法，其本身还是锂离子电池或者其他介质电池。比如，2016年12月1日，华为研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上，宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破，推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。华为石墨烯基电池的突破主要来自三个方面，首先是在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解；其次，电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性；最后，由于采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。

可以说，石墨烯材料在电池上的应用前景毋庸置疑，然而石墨烯电池真正从实验室走向产业化，也许还有很长的路要走。