自21世纪以降，世人最耳熟能详、觉得最酷炫的神奇材料──石墨烯(Graphene)毋庸置疑堪称第一人。若要细数石墨烯其背后物理学的涵义，除非你很闲，不然强烈建议不要没事找事做。
我们寻常人可以这样理解石墨烯：首先，石墨就像是义美夹心酥，由一层一层的饼干叠了几千几万层叠起来；而石墨烯，就是那一层一层的饼干。差别只在于这层饼干的厚度，仅仅为一个原子厚，你看都看不见。
想当然尔，这世界上一定会有某些科学家把脑筋动到这个材料上，近几年，石墨烯的应用主要在电池和复合材料领域，我们今天就只谈动力电池这个应用领域，也就是用在电动车上的石墨烯电池。
石墨烯电池到底是黑科技还是炫技？答案是炫技的成分比较高。我们来从材料特性和技术的角度，破解三个关于石墨烯电池流传已久的环保流言。
环保流言一：石墨烯电池是21世纪神奇材料、新材料之王，有了它现有动力电池的问题将一次解决
让我们亲手终结这个流言吧，因为所谓的石墨烯电池，仍然是以锂离子当作储存和传递能量的媒介，因此持平来说，石墨烯电池还是锂电池。
前篇文章《如何判断电池技术大突破是世纪大骗局还是真革命？》我们有提到，目前锂电池根据正极材料的种类，大体上可以分成三大类：钴酸锂(LCO)、磷酸铁锂(LFP)与三元材料(NMC)。那么石墨烯是哪一类？
石墨烯并非传统定义上的正极材料，或是说并不取代现有的正极材料，石墨烯其实是锂电池的微量添加剂。要知道，没有上述的正极材料在储锂位与脱锂位之间的化学位势变化，空有锂离子的迁移也没有用，能量无法有效被储存。
重复一次：微量添加剂。
实务上，因为正极材料通常是以粉体的方式存在，因此锂电池制造商需把正极材料固定在基材（铝箔），此时需要加入一些「胶水」才能让这些粉体黏在基材而不会掉下来。好死不死，加入这些「胶水」后整个正极会变得不太导电，而不太导电的电池是无法有效率储存电能的。
因此我们通常会添加一些助导剂，用以维持整个正极的导电度。传统而言，我们使用导电碳黑等作为助导剂，石墨烯就是拿来PK这些传统的导电碳黑，奈米碳管等其实也是，所以不是什么材料之王，不过是很重要的配角。
环保流言二：石墨烯电池充电比加油还快，10分钟不到就可充饱电
其实无论哪种锂电池都可以做所谓的快充放，什么3分钟、5分钟、10分钟充电，锂电池也不会因此爆炸或是毁灭，大家都做得到，又不是只有石墨烯电池可以，问题是效能。
因为使用不同速率充放电，锂电池的有效容量也会跟著改变。这跟电池内部的动力学有关。用大电流充放电，电池的容量就会往下掉。一般来说，从慢充（充电10小时，0.1C充电）变成快充（充电6分钟，10C充电），容量大概会衰减7~8成，变成原来的20~30%。
这时配角的价值就出来了！根据技术报告（注一）指出，石墨烯的添加可以有效提升充放电的效能。添加少量的石墨烯，则容量可以维持原来慢充的70~90%，相形之下可以用的容量确实大幅提升！当然，要达到真正所谓的充饱（=100%），是不大可能如此理想，因为在最后的5~10%，充电速度会异常地慢，实务上这段是恒压充电段，一般我们称之为涓流充电。你想的没错，就是涓涓细流的意思。这是目前所有电池的特性，因此无论是特斯拉还是保时捷宣称的超快充，事实上都只会是在某一个充电区间（比如20~60%）内才真的充得快。
环保流言三：石墨烯电池的续航力是一般锂电池的2~3倍
你可能会以为2~3倍的意思是说例如一般锂电池可以跑500公里，石墨烯电池可以跑1,000公里或1,500公里。错了！电池容量都一样，石墨烯不过就是微量添加剂，怎么可能逆天呢。
上面说到，如果大家都慢慢充，不管哪种电池，结果都是一样的。但如果快充，添加少量的石墨烯，则容量可以维持原来慢充的70~90%，充得比其他电池还饱。翻成白话文的意思是，如果中间要充电，石墨烯充十分钟走人就可以跑100公里，一般锂电池充个十分钟只能跑30公里，这样说来，确实间接提升续航力的问题。
除此之外，添加石墨烯也可以提升循环寿命，这可能跟石墨烯高热导的散热特性、稳定的化学性或是很强的机械性质安定了电池内部有关。
要能称作黑科技，没有三两三，怎敢上梁山，我们今天分析完之后，你就可以清楚知道三个重点：
1. 石墨烯电池不是什么黑科技，它是微量添加剂，属于锂电池系统的一部分，是个配角，但是个值得拿金马奖的配角
2. 石墨烯的使用在技术上确实可以显著提升快充放电特性
3. 添加石墨烯，不是直接让电池两倍效能，而是间接解决电动车续航力的问题
欢迎你在绿色创业家社群今年（2019）八月的小聚和我们深入讨论各种电池的落地应用场景，要知道，电动车是一个很庞大的系统，除了电池以外，最终要能让使用者明显感受到差异，其周围的充电桩、散热、电源管理等都必须同时并行。石墨烯确实有其厉害之处，但世界毕竟不是只靠著技术就能运行，我们无需过度神化一个材料。
（注一）参考资料Journal of Power Sources 240 (2013) 66-79