石墨烯被研究者和各大媒體譽為「新材料之王」，是人類已知強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的新型納米材料。
集萬千光芒於一身的石墨烯聚合電池，有著比能量高、充電速率快等優點，正好是當今電動汽車的痛點所在。比如早在2015年，華為瓦特實驗室在日本第56屆日本電池大會上發布的一項快充技術，這款3000mAh的石墨烯電池僅需5分鐘，就可獲得高達48%的電量。
更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就與西班牙科爾瓦多大學，合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池。
按他們的說法，這款電池有著諸多優點：
1. 一個石墨烯電池的比能量超過600wh/kg，儲電量是當時市場最好產品的三倍，這個表現放在當今都能呈碾壓態勢（比如目前比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700電池系統的能量密度在300Wh/kg左右）；
2. 單次續航裡程可高達1000公裡；
3. 單次續航裡程可高達1000公裡；
4. 單次完全充電僅需8分鐘以內；
5. 使用壽命是傳統氫化電池的四倍，鋰電池的兩倍；
6. 重量僅為傳統電池的一半；
7. Graphenano表示，此款電池的成本比鋰電池低77%。
如果從實驗室角度看，這些數據並不值得懷疑，因為石墨烯電池又被稱為「圈錢利器」或「論文利器」。不信去大學看看就知道了，研究這東西很好發文章，但真到實用階段，基本都啞火了。
驗證這是不是故意貶低石墨烯電池，方法很簡單。比如距今已經過去了4年之久，Graphenano公司再也沒出現在我們的視野中。
從其官網看，最新的新聞基本都是參加國家會議或石墨烯在其他產品上的應用（比如牙科產品）。放著廣闊的電動汽車市場不要，賺醫學用品的錢，要麼就是腦袋秀逗了，要麼就是我們過分高估了他們的產品。
事實上目前市面上宣稱的「石墨烯電池」是一個不準確的概念，準確的講基本上都是在材料中加入一點石墨烯，以提高鋰電池的部分性能，可以叫做石墨烯基鋰離子電池。
對鋰離子電池來說，石墨烯作為碳基負極材料，是沒有辦法從根本上改變鋰離子電池能量比數量級的。
在電池負極裡面代替原來的石墨，雖然可以提升電池的整體容量和充電速度，但性能提升效果有限，並沒到上文所述那般強勢。
附：上圖為史丹福大學崔屹教授團隊在Nature Nanotechnology上發表的題目為「Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes」的研究成果。即便如此，其性能也沒有達到碾壓的程度。
當然這並不是阻礙石墨烯電池面市的主要原因，量產化困難的主要原因在其內部：
1. 全石墨烯電池成本十分高昂，而且製備難度大，幾乎不可能量產。現在公布的一些驚人數據基本都來自純度極高的石墨烯電池，僅出現在概念階段或實驗室內；
2. 「摻雜石墨烯電池」在鋰電池上的作用是導電劑或電極嵌鋰材料，但與傳統的導電碳和石墨低廉的成本相比，前者帶來的性能提升不足以吸引各廠家；
3. 石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質，與現在的鋰離子電池工業的技術體系無法相容；
4. 除此之外，比如其他材料的衝擊（比如矽在做負極上有著更高的理論容量）和分散工藝難度高等問題，都制約著它在鋰電池上的應用。
總之，首先要說明的是，石墨烯電池取代鋰電池在中短期內基本是不可能的；「摻雜石墨烯鋰電池」雖然有著一定的應用前景，但收效並不大，完全不足以撼動現今的格局。
瓦特實驗室首席科學家李陽興曾說：石墨烯鋰電池技術主要解決了三個難題：
第一，電解液加入特殊添加劑，避免其高溫分解；
第二，選大單晶三元材料做正極，增強熱穩定性；
第三，石墨烯的加入，實現高效散熱。
除了價格昂貴又無法量產的石墨烯，在目前的新材料市場是否能找到替代品呢？
據研究，磷酸鋯(ZrP)是一種具有良好質子導電性能的無機層狀化合物，本身也是優良的保水材料。近年，有報導將ZrP摻雜至Nafion製備質子交換複合膜，並指出ZrP提高了膜的保水性能以及電池性能。但ZrP作為質子導體並不能單獨應用於質子交換膜領域，所以選擇成本低、性能良好的聚合物作為有機基質，將無機ZrP顆粒固定在有機聚合物中製備有機一無機複合膜材料是一種有效方法。非氟碳氫聚合物中，聚醯亞胺(PI)熱穩定性好、化學耐受性和機械穩定性出色，成本低且具有良好的成膜性，是作為ZrP載體的優良選擇。
膜性能研究表明，ZrP的摻雜提高了複合膜的熱穩定性、保水性能。PI／ZrP質子交換複合膜能保持在較低的溶脹度，Pl／20％ZrP複合膜含水率和溶脹度分別為39％、3.9％。PI／ZrP質子交換複合膜的質子電導率隨著ZrP摻雜量的增加而升高。PI／ZrP質子交換複合膜能提供穩定的質子傳輸通道，在90ºC、相對溼度100％環境中，PI／20％ZrP複合膜質子電導率達到3．61×10－²mS·cm－¹。
既然磷酸鋯能夠在質子交換膜燃料電池中有一席之地，那麼在鋰電池領域勢必也存在超強應用。待此項技術成熟，磷酸鋯作為一種能夠量產，成本可控的新材料，定將解決石墨烯暫存的遺留問題，推動電池行業發展！