【文/科工力量專欄作者 陳辰】
“石墨烯電池”的概念可謂炙手可熱。日前，華爲新機型P40 Pro被華爲法國官方推特曝出將采用“石墨烯電池”，國內石墨烯概念股隨即紛紛大漲。據不完全統計，在華爲公司證實其爲“假消息”之前，石墨烯板塊次日大漲逾100億市值。
物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫
2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗時從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創性實驗”爲由，共同獲得 2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯電池能夠在最高60攝氏度下保持穩定，穩定且簡單的物理結構，讓這種材料能夠應付更爲嚴苛的環境。同時，石墨烯結合了二維結構和碳元素物質的優良特性，也是目前發現的最薄、強度最大、電阻率最小、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。
比如，其導熱系數高達5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石；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10-6 Ω·cm，比銅或銀更低。同時它幾乎是完全透明的，只吸收 2.3% 的光。
由此，石墨烯被稱爲“黑金”或“新材料之王”，被期待用來發展新一代電子元件或晶體管。部分科學家甚至預言石墨烯將徹底改變21世紀，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新産業革命。
華爲創始人任正非也曾表示，未來10到20年內會爆發一場技術革命，將來最大的顛覆事件是石墨烯時代取代硅時代。對于爲何如此看好石墨烯，任正非的解釋是，芯片有極限寬度，硅的極限是7納米，已經臨近邊界，而石墨已經開始觸及技術革命前沿。
華爲石墨烯電池技術
2015年11月13日，華爲瓦特實驗室在第56屆日本電池大會上展示了5分鍾即可充滿3000mAh電池48%電量的快充技術成果。華爲介紹，這款快充電池最大的突破是采用新型分子結構的負極材料，其中有石墨分子結構。于是當年盛傳Mate 8將使用石墨烯電池，但實際並未如此。
次年，華爲實現了將研發成果落地。2016年12月5日，華爲瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布推出業界首個高溫長壽命“石墨烯基锂離子電池”，以石墨烯爲基礎的新型耐高溫技術可以將锂離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通锂離子電池的2倍。
不過，“石墨烯基锂離子電池”主要用于通信基站。華爲當時稱，在炎熱地區使用石墨烯助力的高溫锂離子電池的外挂基站工作壽命可達4年以上，將給通信基站的儲能業務帶來革新。此外，它也將助力電動車在高溫環境下持久續航，以及無人機高溫發熱下的安全飛行。然而，這項技術與手機電池並無關系。
2018年10月16日，華爲發布Mate 20系列手機。其中，經過數年時間研發，Mate 20 X配備的電池創造性地采用石墨烯+液冷散熱組合系統，將芯片傳導到後殼的熱量均攤給整個背殼以達到整機均溫散熱的目的。這也是石墨烯技術自問世以來首次在智能手機上得到應用。
由此，石墨烯電池相關技術在實際應用中提升較爲有限，“石墨烯電池”尚未能完全正名，並非像網絡流傳的那樣是對锂離子電池的顛覆。但是，以技術水平來看，添加了石墨烯的锂電池已經達到了當前的研發及商用“極限”。
相比锂電池，“石墨烯電池”安全性大大提高，能量密度更高、占用空間更小、散熱性更好等，不會因爲溫度升高而出現傳統锂電池的發熱、發燙、起火問題。智能手機電池技術的下一次革新，極大的希望被認爲就在于石墨烯技術的應用。
值得一提，期待石墨烯電池的還有被續航裏程困擾的新能源車企等。2014年，西班牙石墨烯創業公司Graphenano與科爾瓦多大學合作研究出全球首個石墨烯聚合材料電池。裝配該電池的電動車最多能行駛1000公裏，而其充電時間不到8分鍾。但目前仍未有“石墨烯電池”車出現。
實際上，石墨烯電池的技術研發及商用還面臨一些列問題。首先，石墨烯電池技術要從實驗階段到量産階段，制備成本也一直居高不下。此前石墨烯價格高達5000元/克，比黃金還貴10幾倍。目前，高純石墨烯每克仍在1000元以上，高導電石墨烯價格在每克600元左右。
其次，石墨烯表面積過大，會對現有锂離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。國內還沒有能夠實現石墨批量化生産的企業或研究機構，多數企業只能小量生産石墨烯，所使用的生産技術多爲氧化還原法，生産出的石墨烯溶液也存在很多技術上需要突破的問題。
目前，我國石墨烯産業規模已處于世界領先地位。據前瞻産業研究院發布的《石墨烯行業深度市場調研與投資戰略規劃分析報告》最新統計數據顯示，預計2019年中國石墨烯市場規模將達560億元，2022年中國石墨烯市場規模將達到2365億元。
據不完全統計，現在國內已注冊的與石墨烯産業相關的企業、研發機構近2萬家，從業人員數百萬人，並且都在不斷增加。同時，我國關于石墨烯的專利申請量、論文發表量在全球位居總量第一。我國石墨烯産能及應用成果，在全球也屬于第一方陣。
基于此，石墨烯技術概念在國內曾一度火熱。但隨著市場對石墨烯的認識不斷深入，石墨烯産業尚處于産業化突破前期、不具備大規模工業化生産能力逐漸成爲共識。2018年與石墨烯相關的企業股票也都表現欠佳，資本的熱度開始減退，投資市場對石墨烯的認識趨于冷靜。
不過，由于石墨烯技術被寄予厚望，相關概念股實際也隨著形勢“蠢蠢欲動”。2019年2月，三星被傳出將在2020年發布“石墨烯電池”手機，此後 A股石墨烯板塊在兩個多月時間累計漲幅近50%；12月24日，華爲的P40 Pro“烏龍消息”，則讓石墨烯板塊總市值全天上漲逾180億元。