北极星智能电网在线讯:2014 年石墨烯被捧上神坛，2015年质疑声和唱衰声变大，神话不再。我们的看法是，多看看外部的世界，别着急否定，谈资改变不了世界，起而行之的人才是真正有可能解决问题的人。宫非就是其中之一。除了我们授权刊发的这篇文章，宫非在他的知乎专栏结合自己的石墨烯实践还分享了很多真知灼见，推荐粉丝关注。
的确，石墨烯在过去几年很抢眼，随手翻翻有关石墨烯应用在能源的文献与专利就不胜枚举。聚焦纳米技术的权威网站Nanotechweb，2009年首次报导了石墨烯材料，石墨烯在该网站 best of 2009的5篇中独占2篇，此后2010年 (2篇)、2012年 (4篇)、2014年 (1篇)，此网站的best of years，石墨烯都占有篇幅，而与电池相关的只有2010年一篇石墨烯超级电容的报导，其余都是石墨烯在导电、透明性、导线线材的应用。
石墨烯应用在锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、燃料电池到太阳能电池，屡见技术突破也已经是不争的事实，那为何迄今在市面上还看不到实用的商品?按理讲，石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V•s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只有10E-8 Ω m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料，在储能领域应该可以有所作为吧?
很抱歉，事情并没有那么顺利。这些不顺利也导致石墨烯电池在过去一年屡屡成为热门话题，经常有人问我有关石墨烯电池新闻的一些问题，这里我集中回答下：
记者：石墨烯电池充电10分钟跑1,000公里做得到吗!?
答：目前做不到。石墨烯聚合物材料电池其储电量无法达到目前市场最好产品的三倍。特斯拉汽车使用日本松下电池18650电池为基准之电容量为3.4 Ah，以目前正极最佳材料与石墨烯搭配也无法达到10Ah之电容量。原因在于石墨烯的振实和压实密度都非常低，不适合取代石墨类材料作为锂离子电池负极。
既然单独使用石墨烯作为负极不可行，那至少可发展石墨烯复合负极材料吧。目前较可靠之石墨烯负极的比容量可达540 mAh/g ( Honma, 2008)，其充放电曲线与循环寿命分析 如图1所示。此外，石墨烯工艺中修饰CNT与C60 形成复合材料，可将材料之比容量分别提升至730 及784 mAh/g，也证实碳材具较大层间距时能有较佳之储电能力。
记者：石墨烯在锂离子电池最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吗!?
答：太早下定论。下面会告诉大家目前的制约因素，及该怎么突破。切记，石墨烯有 600多种(欧盟统计口径)，网络上说石墨烯只有单层才符合是过时的信息，否则欧盟怎么会认同这个数字呢?每种石墨烯都有可应用的范畴，只要你具备更多石墨烯材料组合，就代表你比别人拥有更高的成功率。
记者：石墨烯在超级电容中最有可能发挥作用的特性有哪些?
答：相较于传统电容电极，石墨烯超级电容有四大特色：
1. 表面积大，有利于产生高能量密度;2. 超高导电性，有利于保持高功率密度;3. 化学结构丰富有利于引入赝电容，提高能量密度;4. 特殊的电子结构可优化结构与性能关系。这些性质使其成为次世代电极材料的佼佼者。
我还是看好超级电容能取代锂离子电池，但谁知道呢?我们正朝把超级电容的能量密度提高到接近锂离子电池而努力，但锂离子电池产业也不是一朝一夕就建成的，两者性能的提升都有其正面意义的。
记者：石墨烯在太阳能电池中最有可能发挥作用的领域有哪些?
答：来自西班牙Universitat Jaumel和英国Oxford University组成的光伏和光电器件组(DFO)的研究团队近日开发了一个光电池设备，使用基于石墨烯材料制成的太阳能电池，可使太阳能电池的有效转化率达到15.6%。该团队的研究论文已经发表在《Nano Letters》期刊上。他们将二氧化钛和石墨烯结合在一起，当做电荷收集器。接着他们使用钙钛矿作为太阳光吸收器。除了改善了太阳能转化率之外，该团队称这个设备还是在低温条件下制造的。通过内嵌几层材料，研究团队还可以使用基于解决方案的配置技术在温度低于 150 度的地方处理它。这不仅意味着更低的潜在生产成本，而且意味着这项技术还可能用在柔性塑料上。
