海姆和诺沃肖洛夫2004年制备出石墨烯，这是目前世界上最薄的材料，仅有一个碳原子厚。与所有其他已知材料不同的是，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好。此外，石墨烯单电子晶体管可在室温下工作。而作为热导体，石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。这种神奇材料的诞生使安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖。
常见的天然石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成较薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，形成的一个碳原子厚度的单层就是石墨烯，是碳的二维结构，厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。
海姆和诺沃肖洛夫使用的是一种被称为机械微应力技术的简单方法。正是这种简单的方法制备出来的简单物质石墨烯，推翻了科学界的一个长久以来的错误认识：任何二维晶体不能在有限的温度下稳定存在。石墨烯这种二维晶体不仅可以在室温存在，而且十分稳定的存在于通常的环境下。
完美的石墨烯是二维的，它只包括六角元胞(等角六边形)，如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘曲，12个五角元胞的会形成富勒烯。石墨烯是一种神奇的材料，它具备颠覆当前所有电子设备的潜质，是“材料的未来和电子行业的救命稻草”。
石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊结构排列而成，比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是，它不仅是世界上最硬的材料，而且柔韧性也最强，厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。
石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发出的一种新型电池，世界上的首款石墨烯聚合材料电池由西班牙graphenano公司和科尔瓦多大学合作研发，其中graphenano公司也是世界上第一家以工业规模生产石墨烯的公司。此后全世界的电池企业对于石墨烯都寄予了极高的期待值，纷纷投入重金进行研发。
美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用锂离子电池在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟，未来一分钟快充的石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。
容量大，充电速度快，是石墨烯电池最大的优势，想象下现在电动汽车下厚厚的电池以及动辄1小时的充电时间，或许，不久后，整个电池行业就会变石墨烯所改变，未来的石墨烯电池，仅需要几分钟，就可以完成充电。
在2018年12月1日，华为中央研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上，宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破，推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。华为推出的是石墨烯基锂离子电池，不是石墨烯电池。具体说来就是将石墨烯作为一种介质加入到锂离子电池之中，起到的作用也是散热和提高寿命等。要是说真正的全石墨烯电池，现在有些过于科幻了，不过这也不代表不可能。
目前是华为利用了石墨烯的优秀特性改造了锂离子电池，华为研发的石墨烯基锂离子电池主要在三个方面取得突破：
1）在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解。
3）电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性。
4）采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。
华为推出的业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池，是采用了以石墨烯为基础的新型耐高温技术，可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃，使用寿命是普通锂离子电池的2倍。石墨烯基锂离子电池主要适用于高温极端环境，其原理是通过在电解液中加入高温抗分解添加剂，配合高温稳定的大单晶正极，大幅提升电池热稳定性，同时采用石墨烯进行高效散热。
在高温环境下的充放电测试表明，同等工作参数下，该石墨烯基高温锂离子电池的温升比普通锂离子电池降低5℃；60°C高温循环2000次，容量保持率仍超过70%；60℃高温存储200天，容量损失小于13%。这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新。在炎热地区使用该高温锂离子电池的外挂基站工作寿命可达4年以上。石墨烯基锂离子电池也将助力电动车在高温环境下持久续航，以及无人机高温发热下的安全飞行。
新型石墨烯电池实验阶段的成功，无疑将成为电池产业的一个新的发展点。电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛，而目前的电池产业正处于铅酸电池和传统锂离子电池发展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。
石墨烯基锂离子电池可能就还需要一段时间才能商用了，不过这并不影响对这种电池技术有所期待。这一技术的最大特点就是能够大幅提高电池的热稳定性和使用寿命，要知道之前的锂离子电池在高温下工作不仅效率低，而且会极大地降低寿命。石墨烯基锂离子电池现在只是人们对于这种材料的一次尝试，或许现在石墨烯对于电池性能的提升并不是革命性的。
閱讀更多 華海敏 的文章
