- 解讀“萬能材料”石墨烯：在電池上的應(yīng)用真那么神奇？

　　第三，石墨烯在超級電容中最有可能發(fā)揮作用的特性有哪些？

　　答：相較于傳統(tǒng)電容電極，石墨烯超級電容有四大特色：

　　1.表面積大，有利于產(chǎn)生高能量密度；

　　2.超高導(dǎo)電性，有利于保持高功率密度；

　　3.化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富有利于引入贗電容，提高能量密度；

　　4.特殊的電子結(jié)構(gòu)可優(yōu)化結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。這些性質(zhì)使其成為次世代電極材料的佼佼者。

　　我還是看好超級電容能取代鋰離子電池，但誰知道呢？我們正朝把超級電容的能量密度提高到接近鋰離子電池而努力，但鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也不是一朝一夕就建成的，兩者性能的提升都有其正面意義的。

　　第四，石墨烯在太陽能電池中最有可能發(fā)揮作用的領(lǐng)域有哪些？

　　答：來自西班牙Universitat Jaumel和英國Oxford University組成的光伏和光電器件組（DFO）的研究團隊近日開發(fā)了一個光電池設(shè)備，使用基于石墨烯材料制成的太陽能電池，可使太陽能電池的有效轉(zhuǎn)化率達(dá)到15.6%。該團隊的研究論文已經(jīng)發(fā)表在《Nano Letters》期刊上。他們將二氧化鈦和石墨烯結(jié)合在一起，當(dāng)做電荷收集器。

　　接著他們使用鈣鈦礦作為太陽光吸收器。除了改善了太陽能轉(zhuǎn)化率之外，該團隊稱這個設(shè)備還是在低溫條件下制造的。通過內(nèi)嵌幾層材料，研究團隊還可以使用基于解決方案的配置技術(shù)在溫度低于150℃的地方處理它。這不僅意味著更低的潛在生產(chǎn)成本，而且意味著這項技術(shù)還可能用在柔性塑料上。

　　第五，石墨烯在燃料電池最有可能發(fā)揮作用的領(lǐng)域有哪些？

　　答：Rao（2008）研究了石墨烯（3~4層）對氫氣和二氧化碳的吸附性能。對H2而言，在100bar，298K條件下，最高可達(dá)3.1wt%；對，在1bar，195K條件下，其吸附量為21~35wt%。理論計算表明，如果采用單層石墨烯，其H2吸附量可達(dá)7.7wt%，完全能滿足美國能源部（MOE）對汽車所需氫能的要求（6wt%）。

　　第六，中車的石墨烯超級電容真的算是突破嗎？

　　答：該公司3伏╱12000法拉超級電容依公式1╱2*C*V^2得出電位能等于54KJ，換算為15wh，并沒有超出目前技術(shù)水平太多。一般的18650電池容量能做到3100mAh左右，這樣算下來能量密度大約在700Wh/L，超級電容沒有做到200kw/kg就沒有機會取代鋰電池。

　　第七，有所謂的“石墨烯電池”嗎？

　　答：所謂石墨烯電池并非整個電池都用石墨烯材料制作，而是在電池的電極使用石墨烯材料，所以稱為“石墨烯電池”并不恰當(dāng)。石墨是目前鋰離子電池中最常用的負(fù)極材料，充電時，Li嵌入到石墨層間形成插層化合物，Li完全嵌入時，每個石墨層都嵌入一層Li，對應(yīng)化合物L(fēng)iC6，理論比容量為372mAh╱g。當(dāng)每片單層石墨都以雜亂無章的方式排列，則在單層石墨的兩側(cè)表面都可以結(jié)合Li，理論比容量提高了一倍，即744mAh╱g。由于石墨烯的缺陷位、片層邊緣及石墨烯堆積形成的微孔結(jié)構(gòu)都可以儲存Li。因此，在理論上石墨烯電極可能有超過石墨兩倍的比容量。

　　如果將石墨烯和SnO2，Mn3O4，CuO等電導(dǎo)率比較低的正極、負(fù)極納米材料進(jìn)行復(fù)合，如Li4Ti5O12、TiO2、LiFePO4等，就能提高鋰離子電池的循環(huán)性能。中科院金屬研究所在PNAS發(fā)表論文，將正極材料LiFePO4和負(fù)極材料Li4Ti5O12分別與石墨烯復(fù)合，制備了LiFePO4-石墨烯╱Li4Ti5O12-石墨烯為電極的具有高充放電速率的柔性鋰離子電池，石墨烯做為鋰離子及電子的通路，同時發(fā)揮導(dǎo)電添加劑和集流體的作用。