石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。
石墨烯，這個被稱為“黑金”的材料，是備受矚目的新能源之一，科學家甚至預言它將“徹底改變21世紀”。清華大學材料學院教授朱宏偉曾在接受採訪時明言：“電池尤其汽車電池，是石墨烯公認最接近於應用的領域之一。”
石墨烯電池可以通過提升電池能量密度進而提升續航，蘇黎世聯邦理工學院證實了這一點。2015年，該實驗室表示，用釩酸鹽和硼酸鹽複合而成的一種新型材料，在與石墨烯組成新電池後，可以獲得比現有鋰電池更長的續航時間，提升約在 1.5－2 倍左右。
但目前來說，加入石墨烯之後，電池能量密度普遍能提升5%~10%。但再往上，卻難有突破。這也不難理解，石墨烯電池產業方興未艾，將石墨烯應用於電池上，是近十年才開展相關的研究。因為技術門檻高、資金投入大，這必然是巨頭的遊樂場。
首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池就出自華為。如今，華為的石墨烯電池技術，已經在手機上實現應用，但石墨烯具體在其中起到了多大的作用，這一數值並不明確。三星同樣申請了相關專利，但距離量產還有一定距離。
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