石墨烯电池的优点

在电池领域，当用石墨烯增强时，传统的电池电极材料（和预期的电极材料）显着改善。石墨烯可以制造轻便，耐用且适合高容量储能的电池，并缩短充电时间。它将延长电池的使用寿命，这与涂覆在材料上或添加到电极中以实现导电性的碳量负相关，并且石墨烯增加导电性而不需要常规电池中使用的碳量。

　　石墨烯可以以各种方式改善诸如能量密度和形成的电池属性。通过将石墨烯引入电池的阳极并利用材料的导电性和大的表面积特性来实现形态优化和性能，可以增强锂离子电池。

　　还发现，制造混合材料对于实现电池增强也是有用的。例如，氧化钒（VO 2）和石墨烯的混合物可以用在锂离子阴极上，并且允许快速充电和放电以及大的充电循环耐久性。在这种情况下，VO 2提供高能量但导电性差，这可以通过使用石墨烯作为一种结构“骨架”来解决，在其上连接VO 2-产生具有提高的容量和优异的导电性的混合材料。

　　另一个例子是LFP（磷酸铁锂）电池，它是一种可充电的锂离子电池。它具有比其他锂离子电池更低的能量密度，但具有更高的功率密度（电池提供能量的速率的指示）。使用石墨烯增强LFP阴极使得电池重量轻，充电速度比锂离子电池快，并且比传统LFP电池具有更大的容量。

　　除了彻底改变电池市场外，石墨烯电池和超级电容器的结合使用可以产生惊人的效果，例如提高电动汽车行驶里程和效率的着名概念。

　　电池基础知识

　　电池作为移动电源，允许电动设备工作而无需直接插入插座。虽然存在许多类型的电池，但它们起作用的基本概念仍然相似：一个或多个电化学电池将存储的化学能转换成电能。电池通常由金属或塑料外壳制成，包含正极端子（阳极），负极端子（阴极）和允许离子在它们之间移动的电解质。隔板（可渗透的聚合物膜）在阳极和阴极之间形成屏障以防止电短路，同时还允许在电流通过期间传输闭合电路所需的离子电荷载体。最后，收集器用于在电池外部进行充电，

　　当两个端子之间的电路完成时，电池通过一系列反应产生电力。阳极经历氧化反应，其中来自电解质的两种或更多种离子与阳极结合以产生释放电子的化合物。同时，阴极经历还原反应，其中阴极物质，离子和自由电子结合成化合物。简单地说，阳极反应产生电子，而阴极中的反应吸收它们，并且从该过程产生电。电池将继续发电，直到电极耗尽必要的物质以产生反应。

　　电池类型和特性

　　电池分为两种主要类型：初级和次级。原电池（一次性）使用一次并且无用，因为其中的电极材料在充电期间不可逆地改变。常见的例子是锌-碳电池以及玩具，手电筒和大量便携式设备中使用的碱性电池。二次电池（可充电）可以多次放电和再充电，因为电极的原始成分能够重新获得功能。实例包括用于车辆的铅酸电池和用于便携式电子设备的锂离子电池。

　　电池有各种形状和大小，可用于无数不同的用途。不同种类的电池显示出各种优点和缺点。镍镉（NiCd）电池的能量密度相对较低，用于长寿命，高放电率和经济价格的关键。它们可以在摄像机和电动工具中找到，以及其他用途。镍镉电池含有有毒金属，对环境不利。镍氢电池比NiCd电池具有更高的能量密度，但循环寿命更短。应用包括手机和笔记本电脑。铅酸电池很重，在大功率应用中发挥着重要作用，重量不是本质，而是经济价格。它们在医院设备和应急照明等用途中很常见。

　　锂离子（Li-ion）电池用于高能量和最小重量的情况，但该技术易碎且需要保护电路以确保安全。应用包括手机和各种计算机。锂离子聚合物（锂离子聚合物）电池主要存在于手机中。它们重量轻，比锂离子电池更轻薄。它们通常也更安全，寿命更长。然而，它们似乎不那么普遍，因为锂离子电池制造成本更低并且具有更高的能量密度。