在電池領(lǐng)域，當(dāng)用石墨烯增強(qiáng)時(shí)，傳統(tǒng)的電池電極材料（和預(yù)期的電極材料）顯著改善。石墨烯可以制造輕便，耐用且適合高容量?jī)?chǔ)能的電池，并縮短充電時(shí)間。它將延長(zhǎng)電池的使用壽命，這與涂覆在材料上或添加到電極中以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性的碳量負(fù)相關(guān)，并且石墨烯增加導(dǎo)電性而不需要常規(guī)電池中使用的碳量。

　　石墨烯可以以各種方式改善諸如能量密度和形成的電池屬性。通過將石墨烯引入電池的陽極并利用材料的導(dǎo)電性和大的表面積特性來實(shí)現(xiàn)形態(tài)優(yōu)化和性能，可以增強(qiáng)鋰離子電池。

　　還發(fā)現(xiàn)，制造混合材料對(duì)于實(shí)現(xiàn)電池增強(qiáng)也是有用的。例如，氧化釩（VO 2）和石墨烯的混合物可以用在鋰離子陰極上，并且允許快速充電和放電以及大的充電循環(huán)耐久性。在這種情況下，VO 2提供高能量但導(dǎo)電性差，這可以通過使用石墨烯作為一種結(jié)構(gòu)“骨架”來解決，在其上連接VO 2-產(chǎn)生具有提高的容量和優(yōu)異的導(dǎo)電性的混合材料。

　　另一個(gè)例子是LFP（磷酸鐵鋰）電池，它是一種可充電的鋰離子電池。它具有比其他鋰離子電池更低的能量密度，但具有更高的功率密度（電池提供能量的速率的指示）。使用石墨烯增強(qiáng)LFP陰極使得電池重量輕，充電速度比鋰離子電池快，并且比傳統(tǒng)LFP電池具有更大的容量。

　　除了徹底改變電池市場(chǎng)外，石墨烯電池和超級(jí)電容器的結(jié)合使用可以產(chǎn)生驚人的效果，例如提高電動(dòng)汽車行駛里程和效率的著名概念。

　　電池基礎(chǔ)知識(shí)

　　電池作為移動(dòng)電源，允許電動(dòng)設(shè)備工作而無需直接插入插座。雖然存在許多類型的電池，但它們起作用的基本概念仍然相似：一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池將存儲(chǔ)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電池通常由金屬或塑料外殼制成，包含正極端子（陽極），負(fù)極端子（陰極）和允許離子在它們之間移動(dòng)的電解質(zhì)。隔板（可滲透的聚合物膜）在陽極和陰極之間形成屏障以防止電短路，同時(shí)還允許在電流通過期間傳輸閉合電路所需的離子電荷載體。最后，收集器用于在電池外部進(jìn)行充電，

　　當(dāng)兩個(gè)端子之間的電路完成時(shí)，電池通過一系列反應(yīng)產(chǎn)生電力。陽極經(jīng)歷氧化反應(yīng)，其中來自電解質(zhì)的兩種或更多種離子與陽極結(jié)合以產(chǎn)生釋放電子的化合物。同時(shí)，陰極經(jīng)歷還原反應(yīng)，其中陰極物質(zhì)，離子和自由電子結(jié)合成化合物。簡(jiǎn)單地說，陽極反應(yīng)產(chǎn)生電子，而陰極中的反應(yīng)吸收它們，并且從該過程產(chǎn)生電。電池將繼續(xù)發(fā)電，直到電極耗盡必要的物質(zhì)以產(chǎn)生反應(yīng)。

　　電池類型和特性

　　電池分為兩種主要類型：初級(jí)和次級(jí)。原電池（一次性）使用一次并且無用，因?yàn)槠渲械碾姌O材料在充電期間不可逆地改變。常見的例子是鋅-碳電池以及玩具，手電筒和大量便攜式設(shè)備中使用的堿性電池。二次電池（可充電）可以多次放電和再充電，因?yàn)殡姌O的原始成分能夠重新獲得功能。實(shí)例包括用于車輛的鉛酸電池和用于便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池。

　　電池有各種形狀和大小，可用于無數(shù)不同的用途。不同種類的電池顯示出各種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。鎳鎘（NiCd）電池的能量密度相對(duì)較低，用于長(zhǎng)壽命，高放電率和經(jīng)濟(jì)價(jià)格的關(guān)鍵。它們可以在攝像機(jī)和電動(dòng)工具中找到，以及其他用途。鎳鎘電池含有有毒金屬，對(duì)環(huán)境不利。鎳氫電池比NiCd電池具有更高的能量密度，但循環(huán)壽命更短。應(yīng)用包括手機(jī)和筆記本電腦。鉛酸電池很重，在大功率應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，重量不是本質(zhì)，而是經(jīng)濟(jì)價(jià)格。它們?cè)卺t(yī)院設(shè)備和應(yīng)急照明等用途中很常見。

　　鋰離子（Li-ion）電池用于高能量和最小重量的情況，但該技術(shù)易碎且需要保護(hù)電路以確保安全。應(yīng)用包括手機(jī)和各種計(jì)算機(jī)。鋰離子聚合物（鋰離子聚合物）電池主要存在于手機(jī)中。它們重量輕，比鋰離子電池更輕薄。它們通常也更安全，壽命更長(zhǎng)。然而，它們似乎不那么普遍，因?yàn)殇囯x子電池制造成本更低并且具有更高的能量密度。