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什么是石墨烯电池？

墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上薄却也是坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同时也是世界上电阻率i小的材料。

所谓的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，开发出的一种新能源电池。作为目前薄、坚硬、导电导热性能强的一种新型纳米材料，石墨烯的概念自2004年问世以来一直备受关注。

以动力电池领域为例，石墨烯是具有良好应用前景的锂离子电池正负极材料。同时，石墨烯聚合材料电池的重量仅为传统电池50%，成本将比锂电池低77%。从性能来看，石墨烯锂电池充电一次，耗时也不超过10分钟。

由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。

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石墨烯电池优势

石墨烯被科学家誉为“新材料之i王”，是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料，将其运用到电池中，电池具有充放电时间快、储能密度大、续航长等特点，行对石墨烯电池技术寄予很高的期望，成为了车企及研究机构研发的重点。

石墨烯电池进展

石墨烯电池的优势不仅对于新能源汽车行业有帮助，在如手机电池等其他电器电池方面也有很多的帮助作用。在正常情况下，透明度和电导率相互排斥，除了一些化合物，如铟锡氧化物(ITO)。据了解，珠海聚碳和哈工大合作成立石墨烯电池实验室，剑指汽车动力电池技术，目前研发石墨烯聚合材料电池的储能量是传统电池产品的三倍，用此电池提供电力的电动汽车能行驶超1000公里，且充电时间大大减少，电池的重量不足传统电池的一半。

石墨烯储能技术可为能量提供电源解决方案

能量技术是军事强国竞相研发的颠覆性技术，包括激光、微波、电磁导轨炮等，电源技术是能量的核心技术之一。2023年石墨烯下游主要市场领域包括超级电容、显示、结构材料等。美国对舰载、机载和车载激光进行了大量测试，但其进一步高能化、小型化发展依然受制于电源技术。激光需要高功率脉冲电源，而当前必须依靠高功率发电机组或大容量蓄电池实现，其重量和体积会使激光的机动性大大降低。石墨烯不仅可以显著提高现有电源系统的能量和功率密度，而且可大幅缩小电源体积。

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石墨烯的制备和展望

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础, 发展简单可控的化学制备方法是为方便、可行的途径, 这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(graphene and related materials)，来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学: 由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体， 金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。05MP）后输入到气体供（混）气系统，再通过流量计调节每一组分的体积流量，输出预定比例关系的混合气体，达到实验所需的气氛。

石墨烯的未来可能用途：

碳原子呈六角形网状键合的材料“石墨烯”具有很多出色的电特性、热特性以及机械特性。具体来说，具有在室温下也高达20万cm2/Vs以上的载流子迁移率，以及远远超过铜的对大电流密度的耐性。为此，石墨烯有看用于高速晶体管、触摸面板、太阳能电池用透明导电膜，以及成本低于铜但与铜相比可通过大电流的电线等。石墨烯目前是世上薄却也是坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2。

近，据国外媒报道，石墨烯拥有极强的光吸收能力，并且还能把吸收的光波迅速转化为波长更短、频率更高的激光，持续时间为几飞秒。科学家们表示，利用这个新发现，未来他们可以发明更耐高温的激光发i射器（石墨烯超耐高温）。

当然，这个发现目前仅存在于实验室，如果科学家们建立出实体模型，将能够增加激光发射i器的使用寿命和发射功率。

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微波法制备石墨烯的优势

目前，国内外制备Gr 的方法通常为机械剥离法、化学气相沉积法( CVD)、SiC 外延生长法、氧化还原法等。不同方法各有优缺点，且制备的Gr 在性质和形貌上差异较大，难以满足各个领域对高质量Gr 的需求。同时，这些方法还存在设备昂贵或工艺复杂等缺点，使得其规模化生产大为受限。所以，发展一种简便快捷、低能耗制备Gr 的方法显得尤为重要。微波法制备石墨烯时，前驱体吸收微波，微波能量通过石墨化结构中π电子的移动转化为热能，将前驱体中的含氧官能团以及掺杂的物质快速分解成CO2和H2O 气体。当这些气体产生的压力超过片层间的范德华力时，石墨层之间剥离开，从而得到石墨烯。新能源碳材料是i早被商业化的锂离子电池负极材料，如今已得到广泛的应用，如石墨化碳材料、炭微球材料等。该法不仅剥离效果较好，而且制备过程避免了使用化学还原剂，是一种非常有前景的绿色制备方法。