1簡介

     電化學(xué)儲能設(shè)備（EESDs），如鋰離子電池（LIBs）、鋰-硫（Li-S）電池和超級電容器（SCs）等因為電動汽車和可再生能源行業(yè)的迅猛發(fā)展近年來引起了人們的高度重視。盡管過去幾十年來EESDs取得了重大進展，但能源密度、功率密度和運用壽命依然難以滿足要求。隨著可穿戴式電子設(shè)備的快速發(fā)展，迫切需要研發(fā)靈敏、輕便、高能量密度的EESDs。到現(xiàn)在為止，研究者們在規(guī)劃和制備具有特定結(jié)構(gòu)、組成和形態(tài)的先進電極資料來提高EESD的功能方面現(xiàn)已做出了很大盡力。石墨烯是六面體的同素異形體碳和具有代表性的單原子厚度的二維（2D）資料，為了開發(fā)其電子、光電子、催化的潛力、儲能和感應(yīng)使用，在過去的十年里它的制備現(xiàn)已促成了大量的研究工作。它呈現(xiàn)出獨特的性質(zhì)，與石墨的三維（3D）徹底不同，它具有獨立的2D性質(zhì)。

     因為其獨特的高外表積結(jié)構(gòu)（理論比外表積（SSA）為2630 m2/g）、柔性、機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性優(yōu)秀等特色，因而被認為是用于儲能使用理想的資料。此外，其納米片結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)長處，如高度可及的外表和暴露的活性位點和快速的反響動力學(xué)，也有助于電化學(xué)能量儲存，發(fā)生高能量和功率密度。它的靈敏性也使得它有期望用于EESDs，既可用作活性資料，也可用作集電器。

2用于EESDS的石墨烯性質(zhì)和制備方法

    石墨烯是具有2D結(jié)構(gòu)的碳的結(jié)晶同素異形體。 實驗結(jié)果表明，室溫下石墨烯中的電子遷移率超過15000cm2/V s，而空穴遷移率幾乎相同。石墨烯中的電子即便在室溫下也能夠掩蓋微米間隔，而不會分散。它也具有比銀低得多的電阻率，石墨烯還具有優(yōu)異的光學(xué)、機械和熱功能。對于真空中的原子單層具有高的不透明度，可吸收πα≈2.3％的紅光，其間α是微結(jié)構(gòu)常數(shù)。它是高強度的資料，其本征拉伸強度為130GPa，楊氏模量為1TPa。

    近年來，高功能電化學(xué)儲能設(shè)備的需求大幅度增加，研究人員投入了大量的精力用于開發(fā)先進的電極資料。因為能夠提高現(xiàn)在運用設(shè)備（例如鋰離子電池和超級電容器）的功能，而且使得下一代設(shè)備鋰硫電池、鋰離子電池和鈉離子電池更加實用，因而具有高功能的石墨烯電極資料現(xiàn)已引起了高度重視。

    清華大學(xué)深圳研究生院的楊全紅教授和康飛宇教授（共同通訊）、呂偉老師（第一作者）等人總結(jié)了現(xiàn)在在上述設(shè)備中石墨烯資料的用處，并論說了其進展。另外，還評論了石墨烯在高功能電極資料制備和器材裝備中的機遇，更重要的是石墨烯在這些器材中的實際使用的挑戰(zhàn)。 最終，還簡要評論了未來石墨烯資料的前景和或許的打破。上述內(nèi)容以題為“Graphene-based materials for electrochemical energy storage devices: Opportunities and challenges”宣布在了Energy Storage Materials上。