详解石墨烯用于电池、超级电容器和其他能量储存换网器
2022-10-10 01:11:58 超级电容
石墨烯目前是世界上研究最多的材料-这关于电能储存尤其如此，许多实验室的结果证实了其改变当今能源储存格局的潜力。
具体而言，石墨烯可以为储能装置供应几个新的特点，例如更小的电容器，完全柔性甚至可卷动的储能装置，透明电池以及大容量和快速充电装置。
尽管取得了显著的进展，但石墨烯在能源储存市场的未来仍面对诸多挑战。作者讨论并提出了解决这些挑战的方法，并简要讨论了其他新兴2D材料在储能应用方面的潜力。
石墨烯储能
充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
石墨烯由于非常高的表面积而引起了应用于超级电容器的极大兴趣。然而要理解超级电容器中石墨烯的极限，重要的是要了解全封装产品的能量密度，而不仅仅是活性物质的电容。除了石墨烯的电容外，石墨烯基超级电容器的最大能量密度取决于其他几个参数，如石墨烯薄膜的厚度和密度，以及包括电流收集器和分离器在内的其他电池元件，电解液的性质和密度，电池的工作电压窗口和封装效率等。
石墨烯在广泛的电池中也非常有用，包括氧化还原液流电池、金属空气电池、锂硫电池、更重要的是锂离子电池。石墨烯可以被化学加工成各种形式，既适用于正极，也适用于负极，从而能够制造出具有超高能量密度的全石墨烯电池。
研究人员还多次展示了石墨烯复合材料的使用，例如碳纳米管/石墨烯三明治，用于高速率锂硫电池或促进锂金属电池；或与二硫化钼一起用作钠离子电池的高性能电极。甚至使用石墨烯油墨的3D打印石墨烯电池也已经被证实
电池用石墨烯的合成与组装
以量子点(0D)、导线(1D)、薄膜(2D)、整料（3D）和具有潜力的4D自愈和/或自折叠结构的形式覆盖所有四维形式产品，可以制备出各种独特的石墨烯宏观组装体，如下图所示：
充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%