石墨烯电池的优缺点介绍

石墨烯电池是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨电池。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。

（1）石墨烯电池优点：

石墨烯锂电池的优越性能，其储电量是目前市场最好产品锂电池的三倍。一个锂离子电池（以最先进的为准）的比能量数值为180wh/kg，而一个石墨烯电池的比能量则超过600whkg。

容量大：加入石墨烯材料，同等体积，容量扩大五倍以上，可逆容量为672mAh/g，首次放电及充电容量分别为945mAh/g和650mAh/g，100次循环之后，比容量为460mAh/g。

导电快：大幅提升锂离子电池的充电效率，且不会对电池的其他性能造成损害。

体积重量小：尺寸和重量均将变小，而且能量储存密度得到了数十倍的提高，使其续航时间长。

使用寿命长：石墨烯作为导电添加剂，电阻小，散热少，对增强电池的稳定性、安全性，延长电池使用寿命有很大作用。

石墨烯材料的优势：最薄却也是最坚硬的纳米材料;

(1)石墨烯具有优良的导电和导热特性，具有良好的电子传输通道，而良好的导热性能也确保了其在使用中的稳定性;

(2)石墨烯片层间距大于结晶性良好的石墨，使得锂离子在石墨烯片层之间的扩散通畅，有利于锂离子的扩散传输。因此，石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道，非常有利于锂离子电池功率性能的提高;

(3)石墨烯是单层碳原子，上下表面均可以存储锂离子，并且由于制备过程中引入了缺陷、边缘悬挂键等，这些位置均可以存储锂离子，所以存储容量大大提高了;

(4)嵌锂电位高，充放电曲线陡峭，没有明显的电压平台，存在电压滞后现象。

(5)几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光导热系数高达5300W/mK，高于碳纳米管和金刚石常温下其电子迁移率超过15000c2/V-s，比纳米碳管或硅晶体高;

(6)电阻率只约106Qcm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料;良好的化学稳定性;具有大理论比表面积(2630m2/g)。

2）用此电池供应电力的电动汽车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。

3）使用寿命长。其使用寿命是传统氢化电池的四倍，是锂离子电池的两倍。

4）重量轻。石墨烯的特性使得电池的重量可以减少为传统电池的一半，这样可以提高装载该电池的机器的效率。

5）石墨烯相比于传统的电池有着更大更多的优势，在使用寿命上，它的使用寿命是锂离子电池的两倍，是氢化电池的四倍。

6）更快的充电速度，并且在高温下也比锂离子电池更为耐用。

（2）石墨烯电池缺点：

1）目前石墨稀还没达到实用化阶段，离大批量生产还有很长的路要走。

2）市场上这些石墨烯电池也不是纯石墨烯电池，他只是在锂离子电池的基础上掺杂了一些石墨烯的相关的技术，与传统的锂离子电池相比，它带来的性能提升也仅仅只有那么一点点。再加上石墨烯的成本十分的高昂，它的制造工艺也非常的高，石墨烯电池的制作工艺仍然不够成熟，目前仅处于实验室阶段的它无法达到量产的地步。

3）工艺特性不兼容。就是石墨烯比表面积过大，会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。假如电池厂调工艺会累死，又没有性能指标突破性进步带来的足够的利润空间驱动，谁愿意上这个技术？石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，批次稳定性，循环寿命等等都有很多问题，目前来看无法满足锂离子电池生产的一堆细致的要求。