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2022年3月22日，在特斯拉柏林超级工厂交车仪式上，马斯克在被问及石墨烯电池的问题时表示，由于制造石墨烯的复杂性，他对此依然持怀疑态度。 已经沉寂很久的石墨烯电池再一次被提及，看来很多人对于石墨烯还是不死心。石墨烯被视为电池的终极解决方案，但是截至目前制取方面依然无法突破，距离商用化更是遥遥无期。 除了电池，在汽车产业还有一个死命傍石墨烯的配件，那就是轮胎，石墨烯轮胎被看成是完美的轮胎，可惜至今还停留在理想中，尚未照进现实。 今天就彻底聊一聊石墨烯电池、轮胎为啥不行，一度被吹上天的石墨烯到底是个啥玩意？到底是黑科技还是“大号智商税”？ 石墨烯到底是什么？ 它出身平凡，却被称为“21世纪材料之王”，被视为能够改变人类未来的黑科技，是适合各行各业的“万金油”。 小时候我们都用过铅笔，那根黑黑的铅笔芯主要成分就是石墨，当我们用铅笔在纸上轻轻划过，留下的那一道黑黑的印痕大概就有几万层到几十万层石墨烯。  如果你的刀功足够好可以将铅笔芯切出一片1毫米厚度的薄片，这那块薄片就有大约300万层石墨烯。
石墨烯实际只有一层原子的厚度，大概是头发丝的二十万分之一。如果把1克石墨烯全部展开，就可以铺满整个足球场，可以想象一下这种材料有多薄。
归结下来，石墨烯就是一种超薄材料，和我们平时用到的布料、金属材料没啥两样，只是石墨烯太薄了，薄到透明，薄到我们肉眼根本看不到。 如果用石墨烯做一件衣服，那就是真正的“皇帝的新装”。 令人遗憾的是，石墨烯虽然很牛但还没有成为制造业的主角，更多的是充当配角，甚至只能跟着其他材料跑一跑龙套。 但是，跑龙套丝毫没有影响石墨烯发光发热，比如电池中加入石墨烯，充电速度，续航里程，无与伦比。又比如在轮胎中加入石墨烯，耐磨、抓地力全面升级。 石墨烯电池 当下，电动汽车很火爆，但是充电速度和续航一直是车企以及广大车主心中的痛。 曾有车主吐槽，充电一整夜，跑了300公里，还不敢开空调，我这是养了个爹吗？此外，更换电池的花费也一直让车主瑟瑟发抖，海外就有一个特斯拉车主因为更换新电池价格太贵，直接把自己的车炸了。 广大电动汽车车主最迫切的希望就是：充电速度快，续航里程长，使用寿命久。当下电动汽车搭载的动力电池距离广大车主的需求也相去甚远。 研究表明只有石墨烯电池可以同时满足消费者三大要求，有了它一定会让车企疯狂，更会让广大车主开起车来欲罢不能。  石墨烯电池如此牛掰，只仰仗两大法宝：超强的导电性能和更高的能量密度。 超强有多强，对比见真章！ 石墨烯的导电率是铜的15倍，是目前世界上已知的电阻率最小的材料。并且在“魔鬼角度”（双层石墨烯夹角为1.1度）下可以实现常温超导，使用石墨烯做电线可以大大降低电力运输的损耗。 举个例子：相关资料显示，我国每年电力损耗高达1000亿度电，如果把铜线换成石墨烯，每年可以节省上百亿元，大约相当于北京昌平区半年的GDP（2020年上半年北京昌平GDP为510.6亿元） 导电性能出类拔萃，能量密度也是高人一等。 目前还没有石墨烯电池，但是广汽集团研发出来了石墨烯基电池。注意，石墨烯基电池不是也不等于石墨烯电池，二者一字之差，差别千里。  石墨烯基电池本身还是锂电池，只不过是加入石墨烯添加剂之后，电池的能力变强了，大家可以想象成吃了菠菜后的大力水手。和吃了菠菜后的大力水手一样，加了石墨烯后的锂电池能够爆发出惊人的能力。 和常规能量密度161wh/kg的电池相比，广汽集团的石墨烯基电池有望将能量密度提升到280wh/kg，增长超过7成。 根据广汽的说法，搭载石墨烯基超级快充电池的车型8分钟可充电80%（2020年的说法是8分钟可充电85%），和我们平时去加油站加满一箱油的时间差不多。  更更重要的是NEDC标准续航里程理论上可以达到1000公里。 比如能量密度为161wh/kg的常规电池可实现600公里NEDC续航，作为参照，石墨烯基电池将能量密度提升到280wh/kg后（据说石墨烯电池可以超过600wh/kg），理论上就可以实现1000公里NEDC续航的。 其实在真实使用过程中，续航往往需要打上一定的折扣，所以我也一直强调理论上可以实现，以示严谨免得被喷。 石墨烯基电池的能力已经比常规锂电池升级一大截，如果真的推出石墨烯电池，电动汽车很有可能实现“充电5分钟，行驶一整天”的行动自由。 除了实现了快充和长续航外，石墨烯电池的长寿属性也能够把现在动力电池“8年12万公里的质保期”彻底拍在沙滩上。 相关资料显示，石墨烯电池的使用寿命大约是锂电池的两倍，是氢化电池的四倍，这意味着车主完全不用为更换电池操心，可以直接把车开到换下一辆新车的时候。  理想是丰满的，现实却是骨感的。石墨烯电池的大规模应用可不像大力水手吃菠菜那么简单。 以石墨烯基超级快充电池为例，要想实现8分钟充电80%的目标，快充桩充电功率需达到600千瓦，而目前我国很多公用充电桩充电功率当前均值为60—100千瓦，差距比较大。
另外，石墨烯还有一个致命缺陷，那就是贵，而且是死贵死贵的那种。
石墨烯的制造非常困难，只有极少数实验室和企业可以实现单层石墨烯的制备，产量非常有限，这也导致石墨烯的价格非常高。 网传1g纯度较高的石墨烯售价在1万元左右，大约相当于20g黄金，因此想实现大规模产业化应用，必须先把价格降下来。
相关数据显示，2020 年动力电池系统价格约为880元/kWh。以国产特斯拉model3长续航版为例，其动力电池容量为71 kWh，电池成本约为62480元。而同样电池容量的石墨烯基电池成本将超过70844元，足足高出8364元。
由于电池在电动汽车成本中占据大头，电池成本上涨必将带动整体车价上涨。而价格又是决定消费者购买车辆的最敏感的因素，因此车企在电池的选择上不会冒险选择石墨烯电池，除非它足够便宜。
现在看来，石墨烯基超级快充电池具备批量生产的条件，但并不具备大规模在新能源汽车上搭载的条件，高成本和快充桩的布局都是棘手问题。  电池技术的革新发展本就不及想象中轻松，电池材料创新需要长时间技术积累，动力电池的技术创新，也需要平衡能量、寿命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指标，难度极高。 石墨烯电池希望渺茫，那石墨烯轮胎会有希望吗？ 石墨烯轮胎 笔者曾在轮胎产业泡了些年，对于石墨烯轮胎略知一二。 在国外有一家非常痴迷石墨烯的材料公司叫Gratomic，该公司将自己制造的石墨烯轮胎和那些常见的大品牌（米其林、德国马牌等）进行了对比测试，结果石墨烯轮胎在使用寿命、省油、制动安全方面取得完胜。   （图为Gratomic公司纳米比亚石墨矿） 按照他们测试结果，如果我们平时使用的轮胎可以跑60000公里，那么石墨烯轮胎就可以跑78000公里，将轮胎使用寿命延长了30%。 如果用普通轮胎，汽车每跑一公里花费1块油钱，换成石墨烯轮胎只需要7毛钱，燃油花费降低了30%。 在湿滑路面上，如果普通轮胎制动距离是100米，而石墨烯轮胎只有不到60米，湿地制动距离缩短了40%。 轮胎变得又耐用，又省油，又安全，这一切都依赖于石墨烯不同寻常的特性。  影响轮胎使用寿命的因素有很多，其中最常见的就是磨损。减少轮胎磨损常规操作就是增加轮胎橡胶的硬度、断裂强度以及韧性，石墨烯刚好完全具备这些能力。 按理来讲，石墨烯这么薄的材料一定是个弱鸡，轻轻一吹就破了。 但事实恰恰相反，石墨烯是个硬汉，硬度超过钻石（目前大自然已知最坚硬的材质），断裂强度比最好的钢材还要高百倍。
根据度娘给的资料，石墨烯的强度大约是普通钢材的1000倍。也就是说如果用它做子弹将是穿透力最强的子弹，如果用它来做防弹衣，又会是最强的防弹衣。 不知道用石墨烯子弹去射击石墨烯防弹衣会是一个怎么样的结果？（有兴趣的朋友未来可以试试） 不管怎么样，石墨烯已经被美国军方列为21世纪军事领域影响未来军事装备的科技之一。 说到石墨烯的柔韧性，可以毫不客气的讲，完爆现阶段所有的柔性屏材料。假如你的手机屏幕是用石墨烯制作的，这个屏幕可以任意折叠，甚至卷起来都没问题。  就这样，可刚可柔的石墨烯技能帮助轮胎更加耐操，还能长久保持轮胎“皮肤”Q弹，简直就是轮胎圈的“伊丽莎白.雅顿”。 另外一个影响轮胎寿命的重要因素，一直被人们所忽视，那就是热。 轮胎在运动过程中会产生大量的热，如果不能及时散去，就会加速橡胶老化，脆化。就像一些塑料制品如果长期在太阳下暴晒，很快就会变得很脆，轻轻一碰就碎了。 要做到快速让轮胎散热就要用导热性能强的材料，目前自然界最好的导热材料是银，而石墨烯的导热性能是银的10倍。 举个例子：假如我们用银做的水壶烧开水需要5分钟，那么换成石墨烯水壶只需要30秒，时间还不够你刷一个微博。
导热快，散热自然就快，轮胎材料中加入石墨烯，可以快速将热量导出，起到降温效果，延长轮胎的使用寿命。 不仅是轮胎，听说某知名手机厂商在使用了石墨烯散热后，网上关于发热的段子都没有了。  石墨烯轮胎省油主要是因为橡胶中加入石墨烯后，一些特性被改变，降低了轮胎的滚动阻力。 换成自行车，省油就是省力。假如你现在正骑着共享单车在北京二环艰难跋涉，换成石墨烯轮胎，你会秒变追风少年，朝着阳光飞驰而去。 湿地制动距离变短，同样也是石墨烯改变了橡胶一些特性，使得轮胎在湿滑路面抓地力变强，让你在踩刹车时候信心满满。 石墨烯对轮胎带来的改变都是橡胶配方的改变，是内部的改变。在外观上，石墨烯轮胎和普通轮胎不会有任何区别。 和造车一样，中国轮胎始终落后于国外，也梦想着能有一天像现在的电动汽车一样，对外资品牌实现一个弯道超车。
石墨烯的出现让中国轮胎看到了希望，掀起了一股热潮，ZF牵头，相关机构背书，一大堆专家学者研发论证，一批轮胎企业甘当试验品。 在多方努力下，石墨烯导静电轮胎（注意这不是石墨烯轮胎）应运而生，并且喊出了行业首次实现了产业化，将会逐渐改写全球轮胎的未来格局的伟大口号，着实扬眉吐气了一番。 石墨烯导静电轮胎目前还是中国独有，是中国轮胎行业在石墨烯领域努力创新的“伟大成果”，之所以“伟大”是因为它虽然没能把轮胎的性能全面升级，却将汽车静电问题巧妙地解决掉了。
你有没有过打开车门被电到，随便摸一下车身也会被电的经历？车内静电主要是来自我们自身带电，比如衣服，或者车内配置的容易产生静电的饰品。尤其到了冬天，车内空调打开，空气干燥没水分，更容易产生静电。 虽然目前还没有汽车静电伤人的案例，但伤车却是真真的。 汽车静电会降低汽车上电子元器件的使用寿命，增多汽车上电子产品的杂音、噪音和降低其收视听效果。如果汽车有很多油污之类的，静电还可能会引起火花导致发生自燃。
表面上看没伤人，但是如果人长时间处于汽车封闭状况下的高静电环境之中，隐形伤害也是很大的，容易诱发各种疾病。
为了导静电，人们发明了汽车防静电带，但是这个东西又丑又不方便，在车底下还很容易丢失。轮胎作为车辆唯一与地面接触的部件，能导静电简直完美。 可众所周知，轮胎的主要材质是橡胶，是绝缘不导电的，让轮胎导静电这条路似乎根本走不通，直到石墨烯的出现。
石墨烯具备很强的导电性，添加到橡胶中后，轮胎就可以随时将汽车产生的静电快速释放，有效避免静电对车和人造成的伤害，杜绝了汽车发生火灾和爆燃的隐患。 从石墨烯导静电轮胎来看，中国轮胎为汽车行业的向前发展算是尽了一点微薄之力，但是想实现“弯道超车”恐怕还有些困难。 石墨烯如此神奇，也让很多不良商人看到了商机，于是就有了有万物皆可“石墨烯”一说。打开某宝搜索一下石墨烯，我相信你会像我一样被震惊到。 不仅有石墨烯电池、还有石墨烯发热地板，甚至还有石墨烯内衣、石墨烯面膜，震惊之余敬佩之情油然而生，永远不要低估商人对于科技商机的敏感性。 总结一下：
石墨烯就是一种材料，既不神奇也不稀有，目前最大的难度就是制取。要想产出优质的石墨烯并广泛应用，还需要大量的科研工作要做，短期内还无法实现。 当下，石墨烯的炒作意义大于实际价值！比如那个石墨烯内衣、石墨烯面膜，很可能都是厂家在衣服、面膜材质里面添加了一些“假石墨烯”，借机炒作。
相信随着研究的持续深入和科技的不断发展，未来石墨烯的成本一定会降下来，届时就会被广泛应用于生产制造中，从而真正改变我们的日常生活。 让我们与科技并往，一同行至天光！ |
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