超级电池(石墨烯锂离子表面电池)
石墨烯电池常用型号
石墨烯电池常用型号
摘要：
1.石墨烯电池简介
2.石墨烯电池的常用型号
3.各种型号石墨烯电池的特点及应用领域
4.石墨烯电池的发展趋势和前景
正文：
石墨烯电池是一种使用石墨烯材料作为电极的电池。
石墨烯是一种二维碳材料，具有良好的导电性和高比表面积，使得石墨烯电池具有很高的能量密度和较快的充放电速率。
石墨烯电池已经广泛应用于消费电子、电动汽车、能源存储等领域。
目前市场上常见的石墨烯电池型号主要有以下几种：
1.石墨烯超级电容器：石墨烯超级电容器具有极高的能量密度和功率密度，适用于需要快速充放电的应用场景，如电动汽车、混合动力汽车等。
2.石墨烯锂离子电池：石墨烯锂离子电池采用石墨烯作为负极材料，具有更高的能量密度和更快的充放电速率。
这种电池适用于智能手机、笔记本电脑等消费电子产品。
3.石墨烯钠离子电池：石墨烯钠离子电池是一种新型的石墨烯电池，负极采用石墨烯，正极采用钠离子材料。
这种电池具有较高的能量密度、较快的充放电速率和较低的成本，有望应用于大规模能源存储和电动汽车等领域。
4.石墨烯钾离子电池：石墨烯钾离子电池与石墨烯钠离子电池类似，只是
正极材料采用钾离子。
这种电池具有较高的能量密度和较快的充放电速率，适用于需要长时间运行的设备，如太阳能路灯、无人机等。
随着石墨烯材料的研发和应用技术的不断进步，石墨烯电池在性能和成本方面有望得到进一步优化。
石墨烯负极材料的用途
石墨烯负极材料的用途石墨烯作为一种新型材料，具有许多独特的特性和潜在的应用。
其中，石墨烯负极材料作为一种重要的电池材料，具有广泛的用途。
本文将介绍石墨烯负极材料的用途，并深入探讨其在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域的应用。
石墨烯作为锂离子电池负极材料的应用已经引起了广泛关注。
锂离子电池是目前广泛应用于移动通信、电动车辆、储能等领域的重要能源储存设备。
石墨烯作为一种理想的负极材料，具有高比表面积、优异的电导率和良好的化学稳定性，能够显著提高锂离子电池的容量和循环寿命。
石墨烯负极材料在锂离子电池中的应用，可以大幅提升电池的性能，实现更高的能量密度和更长的使用寿命。
石墨烯负极材料在超级电容器领域也具有重要的应用价值。
超级电容器是一种高性能能量储存装置，具有快速充放电速度、长循环寿命和较高的功率密度等特点，被广泛应用于电动车辆、可再生能源等领域。
石墨烯作为超级电容器的负极材料，可以显著提高电容器的能量密度和功率密度，改善其循环寿命和充放电性能。
因此，石墨烯负极材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。
石墨烯负极材料还可以用于燃料电池。
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，具有高能量转化效率、无污染排放等优点，被视为未来清洁能源的重要组成部分。
石墨烯作为燃料电池的负极材料，可以提高电子传输速率和电化学活性，提高燃料电池的性能和稳定性。
石墨烯负极材料的应用可以促进燃料电池技术的发展，推动清洁能源的大规模应用。
除了上述应用领域，石墨烯负极材料还具有其他潜在的应用价值。
例如，石墨烯负极材料可以用于太阳能电池、柔性电子器件等领域，以提高其性能和稳定性。
此外，石墨烯负极材料还可以用于储能设备、传感器等领域，满足不同领域对高性能能源储存和传感器材料的需求。
石墨烯负极材料作为一种具有独特特性的新型材料，具有广泛的应用前景。
其在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域的应用，可以显著提高电池的能量密度、循环寿命和充放电性能。
石墨烯在储能领域的应用
石墨烯在储能领域的应用石墨烯是一种新型的二维材料，具有非常优异的电学、热学和机械性能，被誉为21世纪的材料之王。
近年来，石墨烯在储能领域的应用也逐渐得到了广泛的关注。
在本篇文章中，我们将探讨石墨烯在储能领域中的应用及其优势。
一、石墨烯储能的研究现状目前，石墨烯在储能领域中主要应用于锂离子电池、超级电容器和金属空气电池等方面。
其中最为引人注目的是石墨烯锂离子电池的应用。
石墨烯作为锂离子电池的电极材料，具有很高的比表面积、高达2700平方米每克，能够大大提高锂离子电池的储能密度和循环寿命。
二、石墨烯在锂离子电池中的应用1. 石墨烯负极材料石墨烯可以作为锂离子电池负极材料，提高电池的储能密度。
石墨烯的导电性和拥有大量的孔隙结构，能够有效地提高电极的比表面积，使得锂离子电池能够获得更多的存储空间。
此外，石墨烯的高载流量特性，也使得锂离子电池的充放电速度有了大幅度的提升，大大提高锂离子电池的使用效率。
2. 石墨烯正极材料石墨烯也可以作为锂离子电池的正极材料。
由于石墨烯具有优异的电导率和化学稳定性，能够保持正常的电压和电池的工作稳定性。
同时，石墨烯还可以有效提高锂离子电池正极的比表面积，从而增加电池的储能密度。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是指一种能够以毫秒级别完成充放电的储能设备，具有高功率密度和长循环寿命等特点。
石墨烯在超级电容器中的应用也是十分重要的。
1. 石墨烯超级电容器负极材料由于石墨烯具有极高的比表面积和导电性，能够提高超级电容器负极材料的电容量和功率密度。
目前，石墨烯已被成功地应用于超级电容器的负极材料中，使得超级电容器的储能密度和功率密度都得到了大幅度的提升。
2. 石墨烯超级电容器正极材料石墨烯也可以作为超级电容器正极材料，用于提高电容器的储能密度。
石墨烯具有很高的电导率和化学稳定性，能够保持正常的电压和电池的工作稳定性。
同时，其高比表面积和孔隙结构也能有效提高超级电容器正极材料的电容量，提高电容器的储能密度。
石墨烯电池都是假的，不要再被欺骗了，这些才是你必须知道的真相
⽯墨烯电池都是假的，不要再被欺骗了，这些才是你必须知道的真相⽯墨烯电池继“纳⽶材料”之后⼜⼀个被吹上天的材料，我这样说应该不会有多少⼈反对吧。
发光率太低?请加⽯墨烯！导热不⾏？请加⽯墨烯！深夜放个毒露露在这⾥请各位英雄好汉不要再吹⽯墨烯电池了，这玩意⼉已经上天下不来了。
其实⽯墨烯电池只是皇帝⾝上穿的新⾐，务必扒光它。
⽯墨烯说到底是中只有⼀个原⼦单位厚度的⼆维碳，是⼀种碳原⼦单层平⾯晶体新材料——没错，就是⼀种“超级材料”。
最薄、最硬、最强（导电导热）最NB的⼀种新型纳⽶材料，⽯墨烯被称作作为⽬前发现的最薄、最硬、最强是“⿊⾦”，甚⾄还有砖家们放出话，分分钟彻底改变我们的⽣活。
⽽现在⽹上呼声最⾼的莫过于⽯墨烯超级电池了，露露敢肯定这个电池绝对没有各⼤新闻媒体所报道的那么厉害。
什么⽆限循环的充电，数⼗秒就能充满100%的电量，装在汽车电池组中还能续航1000km以上……研发团请接着吹，吹到和⽯墨烯有关的股票涨上天；吹到打着⽯墨烯旗号的产品卖断货；吹到研发团队⾃⼰都承认⽯墨烯在现阶段不适合商⽤…不说别的，就来看看号称有⽯墨烯技术加持的正道汽车，也是雷声⼤⾬点⼩。
新车都还没有正式发售，反⽽却先在⽯墨烯上⼤做⽂章，憋了好久都没有看见⽯墨烯电池量产轿车的出现，⽽在官⽹上也只有寥寥⼏句关于⽯墨烯的研发进展，其余的只不过是虚晃⼀枪。
电池中有⽯墨烯也不⼀定是⽯墨烯电池，可能也只是个“铝+⽯墨烯”混⾎⼉⽽已，距离⽹上秒充满电、巨⼤容量和超⾼耐⽤性的颠覆性提升还有相当⼤的差距。
要想玩得好⽯墨烯，也不是像往菜⾥⾯加味精⼀样简单。
实际上，⼩⾄⼿机电池⼤⾄汽车电瓶中的⽯墨烯技术，还是被严严实实地包围在“五岳”当中。
东岳—成本问题问，⽯墨烯的成本有多⼤？答，怕是和泰⼭⼀样⼤吧——⽯墨烯的复杂制造⼯艺就决定了其居⾼不下的成本。
这也就注定了⽯墨烯注定是要在实验室⾥把冷板凳坐穿。
理想很美好，现实很残酷。
和普通锂电池使⽤的材料相⽐，⽯墨烯材料在成本上就贵了数⼗倍不⽌。
石墨烯材料在锂离子电池中的应用
石墨烯材料在锂离子电池中的应用随着科技的发展，锂离子电池作为一种重要的能量存储装置广泛应用于电动汽车、便携式电子设备等领域。
然而，锂离子电池在使用过程中仍然存在一些问题，比如充放电速率慢、容量衰减快等。
近年来，石墨烯材料作为一种新型的二维纳米材料，被广泛研究和应用于锂离子电池中，以提高其性能和稳定性。
石墨烯材料具有优异的导电性能，可以提高锂离子电池的充放电速率。
传统的锂离子电池中，锂离子在电极之间的迁移是通过电解液中的离子传导完成的。
而石墨烯作为电极材料，具有高导电性和大表面积的特点，可以提供更多的导电通道，加速锂离子的迁移速度，从而提高电池的充放电速率。
研究表明，使用石墨烯材料作为电极材料的锂离子电池，在高倍率充放电条件下具有更高的能量密度和更长的循环寿命。
石墨烯材料具有优异的机械强度和化学稳定性，可以提高锂离子电池的循环寿命。
锂离子电池在充放电过程中，电极材料会发生体积的变化，从而导致电极材料的脱落和结构破坏。
而石墨烯材料具有高度柔韧性和强度，可以有效地抵抗电极材料的体积变化和结构破坏，延长电池的循环寿命。
此外，石墨烯材料还具有良好的化学稳定性，可以减少电池在高温和高压等恶劣环境下的失效情况，提高电池的安全性和可靠性。
石墨烯材料还可以用于改善锂离子电池的容量衰减问题。
锂离子电池在长时间使用后，电极材料的结构会发生变化，导致电池的容量衰减。
石墨烯材料具有大的比表面积和高度可调控的孔隙结构，可以提供更多的活性位点和电解液扩散通道，从而减缓电极材料的结构变化，延缓电池的容量衰减速度。
研究表明，使用石墨烯材料作为电极材料的锂离子电池，在长时间循环充放电后仍然保持较高的容量。
总结起来，石墨烯材料在锂离子电池中的应用可以提高电池的充放电速率、循环寿命和容量衰减问题。
然而，目前石墨烯材料的制备成本较高，且其在大规模生产中的应用仍存在一些挑战。
因此，未来需要进一步研究和开发高效、低成本的石墨烯制备方法，以促进其在锂离子电池等领域的广泛应用。
石墨烯电池常用型号
石墨烯电池常用型号介绍石墨烯电池是一种基于石墨烯材料的新型电池，具有高能量密度、快速充放电、长寿命等优点。
在石墨烯电池中，常用的型号有以下几种。
型号一：石墨烯锂离子电池石墨烯锂离子电池是目前应用最广泛的石墨烯电池型号之一。
它采用石墨烯作为负极材料，锂离子在充放电过程中在石墨烯表面进行嵌入和脱嵌，实现电能的存储和释放。
石墨烯锂离子电池具有高能量密度、快速充放电、长循环寿命等特点，被广泛应用于移动电子设备、电动车等领域。
特点：•高能量密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的嵌入和脱嵌位点，从而实现更高的能量密度。
•快速充放电：石墨烯结构独特，可以提供更快的离子传输速度，使得充放电过程更加高效快速。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制锂离子的固相扩散，延长电池的循环寿命。
型号二：石墨烯超级电容器石墨烯超级电容器是一种利用石墨烯材料进行电能存储的装置。
它采用石墨烯作为电极材料，通过离子在石墨烯表面的吸附和解吸来实现电能的存储和释放。
石墨烯超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点，广泛应用于储能系统、电动车辆等领域。
特点：•高功率密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的吸附位点，从而实现更高的功率密度。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制电极材料的脱落和损耗，延长电容器的循环寿命。
•快速充放电：石墨烯结构独特，可以提供更快的离子传输速度，使得充放电过程更加高效快速。
型号三：石墨烯锂硫电池石墨烯锂硫电池是一种利用石墨烯材料进行能量存储的电池。
它采用石墨烯作为导电剂和硫材料的载体，通过硫在电极中的化学反应来实现电能的存储和释放。
石墨烯锂硫电池具有高能量密度、长循环寿命、低成本等特点，被广泛应用于电动车辆、储能系统等领域。
特点：•高能量密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的反应界面，从而实现更高的能量密度。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制硫材料的溶解和损耗，延长电池的循环寿命。
石墨烯在电池中的应用要求与电化学性能改善策略
石墨烯在电池中的应用要求与电化学性能改善策略石墨烯是一种二维的碳材料，具有极高的导电性、热导性和力学强度，因此被广泛研究用于电池领域。
石墨烯在电池中的应用主要集中在锂离子电池和超级电容器等领域。
本文将探讨石墨烯在电池中的应用要求，以及一些提高其电化学性能的策略。
石墨烯在电池中的应用要求主要包括高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本等方面。
首先，高能量密度是电池的核心性能之一。
石墨烯具有高比表面积和优异的电导率，可以提供更多的储存空间和导电路径，从而提高电极的能量密度。
其次，高功率密度是实现快速充放电的关键。
石墨烯的高导电性和热导性可以提供更快的离子和电子传输速率，从而实现高功率密度的要求。
此外，长循环寿命是电池的可持续发展的关键因素。
石墨烯的高力学强度可以提高电极的结构稳定性，延长电池的寿命。
最后，低成本是实际应用的一个重要要求。
石墨烯的可制备性、稳定性和可扩展性都需要进一步改进，以降低成本并实现工业化生产。
为了改善石墨烯在电池中的电化学性能，可以采取以下策略。
首先，优化石墨烯的制备方法。
目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法等。
通过改进制备方法，可以提高石墨烯的质量和制备效率。
其次，改变石墨烯的结构和形貌。
石墨烯可以通过氧化、还原、掺杂或功能化等方法进行修饰，以改变其表面性质和化学活性。
这些改变可以提高石墨烯在电池中的电化学性能。
第三，构建石墨烯复合材料。
将石墨烯与其他材料（如金属氧化物、碳纳米管等）进行复合，可以充分利用各材料的优点，实现协同效应，提高电池的性能。
第四，设计石墨烯基电极结构。
石墨烯的二维结构可以为电极提供更大的比表面积和更好的离子传输通道。
通过调控电极结构，可以实现更高的能量密度和功率密度。
最后，开发新型电解质和界面材料。
石墨烯和电解质、电极之间的界面是电池性能的关键因素。
开发更好的电解质和界面材料，可以改善电池的循环寿命和安全性能。
综上所述，石墨烯在电池中的应用要求高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本。
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析石墨烯是一种由碳原子构成的单层六角蜂窝结构的二维纳米材料，具有高度的导电性、机械强度和化学稳定性，因此被广泛应用于多个领域，包括电子学、能源存储和传感等。
近年来，石墨烯被广泛用作锂离子电池的负极材料，以改善电池的性能和寿命。
本文将介绍石墨烯锂离子电池负极材料的专利技术分析，包括相关专利的数量、涉及的技术领域、优点和应用前景等。
专利数量根据智能货车专利检索系统的数据，截至2021年1月，全球已发布了超过6000项与石墨烯锂离子电池负极材料相关的专利。
其中，中国、美国和日本是专利发明数量最多的三个国家，分别占总专利数量的39.8％、22.6％和10.2％。
此外，韩国、德国和法国等国家的专利数量也较大。
技术领域材料合成：石墨烯锂离子电池负极材料的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化还原法等。
专利中也涉及基于纳米碳管和石墨烯复合的制备方法，以及将石墨烯、石墨和碳纳米管复合的方法等。
电化学性能的优化：运用石墨烯制成的锂离子电池负极，能够有效的提高电池的比能量和循环寿命。
专利中提出了多种方式去优化电化学性能，如优化石墨烯结构、增加表面积和改进导电机制等。
应用领域的拓展：除了在传统的锂离子电池领域，其它以电化学为主要工具的能量转化和存储领域也是石墨烯的应用重点。
例如，石墨烯作为电化学传感器和超级电容器电极材料的应用研究也取得了很大进展。
优点和应用前景1. 高比表面积及良好的导电性。
2. 优异的机械性能和化学稳定性。
3. 高的锂承载能力和锂扩散速率。
4. 可通过改变结构和氧化程度来调节其电化学性能和循环寿命。
基于以上的优点，石墨烯在锂离子电池领域的应用前景广阔。
随着对安全性和能量密度的要求不断提高，石墨烯锂离子电池负极材料的优越性能预计将进一步得到发展和应用。
此外，石墨烯还可应用于其它领域，如储氢、储能等，其应用前景十分广泛。
浅析石墨烯电极材料对电池性能的影响
176管理及其他M anagement and other浅析石墨烯电极材料对电池性能的影响王 剑，任 君（南宁职业技术学院，广西 南宁 530000）摘 要：石墨烯作为一种新型的纳米材料，由于其特殊的二维单层扩展碳结构、优异的导电性、导热性、韧性和强度，在功能材料、能源等领域得到了广泛的应用。
石墨烯在锂离子电池电极材料的优化和改进中受到广泛关注。
如果电极使用石墨烯材料或与其他材料结合，可以充分发挥其优势，在一定程度上提高电池的性能。
本文主要介绍了石墨烯在锂离子电池中的应用及其优点。
分析了石墨烯材料的优缺点、重点研究方向和应用前景，为今后石墨烯电池的开发和制备提供参考。
关键词：石墨烯；锂离子电池；正极材料；负极材料；复合材料中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0176-2 收稿日期：2021-03作者简介：王剑，男，生于1982年，汉族，山西太原人，工学博士，工程师，研究方向：新材料制备。
1 石墨烯材料综述1.1 石墨烯概述石墨烯材料由基本的碳原子组成，其形状呈六角形。
组成与蜂巢相似的平面二维结构，属于纳米材料中的一种。
2004年，曼彻斯特大学的Andrehaim 和Konstantin 团队首次成功地采用机械剥离法，获取了石墨烯。
石墨烯的发现者获得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是一种由一层碳原子组成的新材料。
碳原子在参与杂化的过程中以SP2的形式，使电子能够保证顺利传导。
石墨烯材料的导电性良好，是目前已知材料中电阻率最低的一类导电材料。
石墨烯由于其特殊的纳米结构和优异的物理化学性能，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能、传感器等领域显示出巨大的潜力。
1.2 石墨烯的特点1.2.1 超大比表面积石墨烯材料的比表面积非常大，可达到2600m 2/g，当其他材料与石墨烯材料相结合后能够最大程度的提高其比表面积。
其他材料的相互作用分布在石墨烯片的表面或片间，石墨烯材料本身已发生团聚现象，当与其它材料复合时能够降低其团聚倾向。
石墨烯制成的超级电容器将取代电池
俄亥俄州代顿市Nanotek Instruments公司新研制的石墨烯超级电容器，单位质量可储存的能量相当于镍氢电池，打破了世界纪录，而且充电或放电只需要短短几分钟、甚至几秒钟，有望取代电池。
相关研究论文发表在Nano Letter上。
该超级电容器电极的制备采用了石墨烯，混合5%的超级P(一种乙炔黑，作用相当于导电添加剂)和10%的聚四氟乙烯(PTFE)结合剂。
研究人员把产生的悬浮液涂在集电器表面，把硬币大小的电容器安装在隔离箱里。
电解质-电极界面的制备，采用了“Celguard隔膜-3501”，而电解液是一种化学品，叫做EMIMBF4。
该公司对硬币大小超级电容器的测试表明，石墨烯电极的超级电容器的能量密度为85.6 Wh/kg，而镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg，这是有史以来基于碳纳米材料的双电层超级电容器所达到的最高值。
研究小组成员还包括来自Angstron材料研究所的科学家，他们正在努力工作以进一步提高超级电容器的能量密度。
电容器电极材料研制方面取得系列进展。
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型储能器件，具有绿色环保、充电时间短、使用寿命长和工作温度范围宽等优点，其核心部件是性能优异的电极材料。
石墨烯片（GS），作为一种新型的碳材料，具有良好的导电性和大的比表面积，预计将其作为超级电容器的电极材料具有广阔的应用前景。
但是纯石墨烯表面缺少功能基团导致其很难与其它材料复合或在器件上进行组装，从而限制了其深入应用。
因此，对石墨烯表面进行化学修饰以便于获得各种功能复合材料是当前研究的一个热点。
图1：不同PANi含量的PSS-GS/PANi“纸”电极（左）和PSS-GS与PANi纳米纤维之间的静电吸附示意图（右）图2 ：PSS-GS与二氧化锰在基底上的层层自组装示意图固体润滑国家重点实验室研究人员利用化学修饰后的石墨烯（PSS-GS）与聚苯胺（PANi）纳米纤维之间的静电吸附作用，制备了PSS-GS/PANi 复合材料胶体溶液，然后抽虑成膜得到了柔性的PSS-GS/PANi复合“纸”电极材料。
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• 动辄数小时的充电时间，让许多对电动车感兴趣的人望而 却步。因此，有人又将电动车电池的充电性能称为电动车 发展的真正瓶颈。
现有的电池技术
类型 锂电池 超级电容
优点
储存电量多
充电快
缺点
充• SMCS在两个电极，不液体 电解质直接接触的巨大石墨 表面，通过表面吸附和/或表 面氧化还原反应，能够迅速 并可逆地捕获锂离子。 • 在两个电极，不液体电解 质直接接触的巨大石墨表面 ，通过表面吸附和/或表面氧 化还原反应，能够迅速并可 逆地捕获锂离子
• 研究人员还发现一种能够轻松生产这种电池的方法，即采 用标准DVD刻录机。 • 采用这项技术后， 能用便宜材料，在 丌到30分钟的时间 里，在一个单一的 光盘上生产超过 100个微型超级电 容器。
•
左图为高定向热解石墨(HOPG)； 右图为从HOPG 撕出来、 置于厚度300 nm二氧化硅表面的石墨烯，左下角浅色三角 形为单层石墨烯，其余为1 – 5 层不等。
• 石墨烯只有一个碳原子厚度，并且是己知材料中最薄的一 种，然而却非常牢固坚硬，它比钻石还强硬，其强度比钢 铁还高100倍。石墨烯也是目前己知导电性能最出色的材 料。目前，一克石墨烯卖到5000元，超过黄金价格的15 倍。 • 其电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子 在一般导体中的运动速度。
普通锂电池
• 锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石 墨为负极材料、使用非水电解质的电池。 • 充电正极上发生的反应为 • LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子) • 充电负极上发生的反应为 • 6C+XLi++Xe- = LixC6 • 充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
储存电量不足
• 据国外媒体报道，美国研究人员已经公布了他们研制的一 种新型电池，这种电池能在几秒内给手机，甚至是汽车充 满电。 • 这种装置的充电或者是放电速度比常规电池快100倍到 1000倍。
• 这就是石墨烯表面锂离子交换电池，或简称为表面介导电 池（SMCS）
石墨烯
• 石墨烯是只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子通过SP2 杂化成键，不周围其他三个碳原子以C—C单键相连，同 时每个碳原子剩有一个垂直于石墨烯平面的p电子，未成 对的p电子在不平面垂直的方向形成π轨道，可以在石墨烯 晶体结构中自由移动，从而使得石墨烯具有良好的导电性 能。
• 超级电池是利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大 量穿梭运动的特性开发而成的。 • SMCS的关键是其阴极和阳极有非常大的石墨烯表面。
工作原理
• 将锂金属置于阳极。首次放电时，锂金属发生离子化，通 过电解液向阴极迁移。离子通过石墨烯表面的小孔，到达 阴极。 • 现有的锂离子电池电极拥有很多微孔，微孔越多，其中嵌 入的锂原子（或者离子）越多、电池容量越高。然而从正 极锂离子脱出到在负极完成锂离子嵌入 （充满）到碳层 的微孔中需要的时间也就越长。这也是目前大部分电池充 电速度比较慢的原因。
•
在重量相同的情况下，仅以尚未优化的SMC替代锂离子 电池，SMC或锂离子电池电动车的驾驶距离相同，但 SMC的充电时间丌到一分钟，而锂离子电池则需要数小时。 研究人员相信，优化后SMC的性能会更好。
参考文献
• 1.前瞻产业研究 ． 2013-2017年中国锂电池行业产销需 《 求与投资预测分析报告》 ：前瞻产业研究院 ，2013 • 2.石墨烯表面驱动锂离子交换电池简介（ surfaceenabled, lithium ion-exchanging cells）清华大学电 动车辆研究室 朱家琏 • 3.Novoselooks，Geim AK，Morozovsv et a1．Tow—dimensional gas massless dirac fermions ingraphene[J]Nature，2005，(438)：5IO40jLB4ht 7lnC4_V5I12VNJcV3iumQrwDAa2_ScdEr_mHi3wKnoII0OzZlSHTVmUmp3LIC1zdRCq