盡管石墨烯也面臨同樣問(wèn)題，甚至情況更嚴重，但經(jīng)過(guò)石墨烯和電極結構設計的可控組合，還是可以得到高密度石墨烯基電極。此外，在許多情況下，組裝的集成石墨烯基電極不含任何導電劑和粘結劑，因此能進(jìn)一步幫助提升體積能量密度。

 

 

作為電化學(xué)儲能裝置的潛在電極材料，石墨烯具有許多其他傳統碳材料和納米碳材料所沒(méi)有的優(yōu)越性。石墨烯物理結構穩定、比表面積大、導電性良好，對大多數電化學(xué)儲能裝置來(lái)說(shuō)，它幾乎是一種完美材料。

此外，石墨烯的輸出性能也取得了很多令人矚目的進(jìn)步：利用二維層狀結構能構建出各種三維結構，還具備可調節的孔隙結構。我們在論文中綜述了石墨烯基材料在液態(tài)鋰離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池、NIB和SC等方面的應用。我們研究發(fā)現，將石墨烯應用于這些裝置，能大大提高其性能。

 

石墨烯的幾個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢如下：

 

1.石墨烯在實(shí)際應用于非碳材料時(shí)，是一種有利的碳基材。它應用容易，比表面積大，使得在其表面實(shí)現其他活性成分的雜交和均勻散布更加容易，這也極大提高了這些成分的利用率。此外，利用石墨烯在兩個(gè)活性粒子甚至是整個(gè)電極間構建互聯(lián)的導電網(wǎng)絡(luò )也是輕而易舉。這樣的網(wǎng)絡(luò )有助于提高電極的循環(huán)穩定性。

 

2.通過(guò)在裝置中使用石墨烯代替傳統碳材料，能實(shí)現高體積能量密度。石墨烯為高體積能量密度裝置的組裝提供了潛在解決方案。

 

3.柔性石墨烯有望制造柔性?xún)δ苎b置。使用石墨烯及其組件可以制備出具有高度柔韌性的集流體，為我們提供了一種取代脆性金屬集流體的方法。此外，利用石墨烯還能制備出集成柔性電極，有助于解決在反復彎曲過(guò)程中集流體活性材料分離的問(wèn)題。

 

除了以上幾點(diǎn)，石墨烯相較于傳統碳材料還具有多種優(yōu)越性能，可能有助于促進(jìn)各種新型電池系統的實(shí)際應用。新近研究報告指出，高能室溫鈉硫電池通過(guò)碳/硫復合材料作為電極。我們可以預料，石墨烯可以進(jìn)一步幫助提升這類(lèi)電池的性能。還有研究發(fā)現，石墨烯基復合材料可作為鋅空氣電池的高效電催化劑。在種種結果之上，我們不難看出，石墨烯在未來(lái)能源儲存裝置應用中的巨大潛力。

 

 

盡管石墨烯基材料在電化學(xué)儲能裝置(EESDs)應用中具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)際應用目前尚未得到充分實(shí)現，并且還存在一些嚴重問(wèn)題。正是這些亟待解決的問(wèn)題，導致石墨烯基材料目前在很多實(shí)際應用中受到阻礙。要解決現有挑戰，還需要通過(guò)理論計算和實(shí)驗研究等方式，付出更多努力。相信未來(lái)幾年內，石墨烯基材料的實(shí)際應用將會(huì )取得進(jìn)一步突破，推動(dòng)能源存儲裝置實(shí)現革命性進(jìn)展。