2014年12月26日，美国电动汽车制造商特斯拉发布了两年前停产的第一代车型Roadster的升级版，续航里程达到644公里，高出原版60%。而此前Roadster的续航里程是393公里。特斯拉的高性能石墨烯电池，相比目前的容量增长近70%。
英国科学家发明石墨烯10年后，在电池上的应用获得巨大突破。2014年12月初，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。它被石墨烯研究者称做“超级电池”。
目前，全球汽车制造商使用的动力电池主要使用锂电池，以特斯拉代表的镍钴铝酸锂电池(钴酸锂电池)、以比亚迪为代表的磷酸铁锂电池和以日本汽车为代表的锰酸锂电池。
这三类电池以钴酸锂电池能量密度最高，但它在高温下也最不稳定；磷酸铁锂电池最稳定，但能量密度最低。
锂离子电池技术已经沉寂了20年没有大的技术革新。其最大的障碍在于，锂离子电池功率密度有限，其大量能量无法快速接收或释放。而石墨烯的结构改变了锂电池技术长期没有突破的障碍。石墨烯片材内部结构间隔扩大，以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能。
由于石墨烯导电速度快，导电性能好，可大大缩短充电时间。按照美国伦斯勒理工学院研究人员的预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10倍。
石墨烯能大幅度增加电池的容量。“超级电池”参数显示，其能量密度超过600wh/kg，是目前动力锂电池的5倍；使用寿命是目前锂电池两倍；其成本将比目前锂电池降低77%。
据介绍，目前石墨烯的研究主要分两块：一是在传统锂电池上进行应用，目的是改进、提升锂电池的性能，这类电池不会产生颠覆性的影响；二是依据石墨烯制造一个新体系的电池，具有颠覆性性能的 “超级电池”。
目前，我国新能源汽车推广已达5年，但效果并不理想，与预定目标相差甚远，主要原因有续航里程较低，消费者普遍有里程焦虑，和充电设施不完善充，充电不方便影响使用。传统的解决方案是推广混合动力汽车和大规模建设充电站，都是治标不治本。而石墨烯超级电池的出现，可彻底改变现有的充电问题。
石墨烯超级电池续航里程成倍增长，长途出行的里程焦虑可能彻底打破。充电速度提升，可减少充电时间，宏观上可大范围减少充电站和充电桩的需求。据分析，超级电池一次充电只需10分钟，比加一次油时间长一点点，但续航里程比一箱油要长很多。
由于电池技术的局限，预计在未来15-20年内，油电混合动力车成为向纯电动车过渡的首选，但“超级电池”的诞生，将打破这种局面。“超级电池”的大规模应用将颠覆整个新能源汽车行业，甚至会出现谁掌握了新材料技术，谁将成为行业巨头的新局面。
据有关人士透漏，目前国内对石墨烯电池的研究已进入中试阶段，预计2015年上半年实现量产，性能会有很多提升。由于主要研究的是石墨烯在锂电池上的应用，而非全新体系的“超级电池”，国内技术距离超级电池还有一段差距。国家相关部门对此非常重视，2015年出台的“十三五”新材料规划将石墨烯纳入其中。
