石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的準二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向寬度大約10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結構單元。

　　石墨烯在能源領域的應用

　　在這其中，石墨烯在能源領域的應用是最火熱，也是最被看好的方向。從原理上講，石墨烯作為一種優秀的二維導電材料，加入鋰離子電池正極材料（磷酸鐵鋰等）中，即可以提高電極材料的導電性，又可以包裹正極納米顆粒，是對現有“炭黑+碳納米管”導電劑的升級換代。

　　加入石墨烯導電劑的鋰電池，其倍率性能、一致性和壽命都有不同程度的提高（這是優點吧）。

　　此外，石墨烯還可以加入到新的負極材料（中間相炭微球等）中，提升電極材料的性能，也是一個未來發展的可能性。

　　這些應用雖然不是鋰電池最核心的技術，對鋰電池的容量和密度也沒有較大的改善，但是可以提高電池組乃至新能源汽車的綜合性能，是石墨烯應用領域技術成熟度比較高的方向。

　　石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。

　　石墨烯電池的基本原理：石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時間（小時、天數）和產生電壓的關系。

　　實驗制成電路其中包含LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅（copperchloride）溶液中，進行觀察。LED燈亮了。實際上，他們需要6個石墨烯電路，形成串聯，這樣就可產生所需的2V，使LED燈發亮，就可以得到這個圖片。

　　徐子涵和同事說，這里發生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時，碰撞會產生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結合，也可以穿過石墨烯，進入電路。

　　原來，流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的，”徐子涵說。

　　因此，這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是，還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流，就像普通的電池。

　　然而，徐子涵和同事說，他們排除了這一點，因為進行了幾組控制實驗。然而，這些是在一些補充材料中介紹的，他們似乎并沒有放在arXiv網站上。他們需要趕在別人做出嚴肅聲明之前公開。從表面價值來看，這看起來是一項非常重要的成果。其他人也在石墨烯中產生過電流，但只是讓水流過它，所以這并不真的使人吃驚，移動的離子也可以產生這樣的效果。這預示著清潔的綠色電池，只依靠環境熱量驅動。徐子涵和同事說：“這代表著一個巨大的突破，研究的是自驅動技術”。

　　石墨烯電池的優缺點：

　　優點：

　　1）儲電量是目前市場最好產品的三倍。一個鋰電池（以最先進的為準）的比能量數值為180wh/kg，而一個石墨烯電池的比能量則超過600wh/kg。

　　2）用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。

　　3）使用壽命長。其使用壽命是傳統氫化電池的四倍，是鋰電池的兩倍。

　　4）重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統電池的一半，這樣可以提高裝載該電池的機器的效率。

　　5）成本低。生產這種電池的公司表示，它的成本將比鋰電池低77%。”

　　”穩定型高，電池壽命長，充電速度快；

　　缺點：

　　傳統導電碳/石墨很便宜，都是論噸賣的，而石墨烯太貴。一克上千的價格，這不是一般企業能夠承受得了的。而數年前，石墨烯的價格曾高達每克5000元，遠超黃金價格，普通消費者也難以承受。