石墨烯在能量?jī)?chǔ)存中的作用繼續(xù)發(fā)展

分析了石墨烯在應(yīng)用領(lǐng)域和地理區(qū)域的未來(lái)市場(chǎng)前景，給出了一些有趣的運(yùn)動(dòng)模式。這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步的研究和發(fā)展提供了有利的條件，提供了更多的投資和機(jī)會(huì)。在2023年甚至更久的時(shí)間內(nèi)，電子產(chǎn)品很有可能繼續(xù)成為全球石墨烯市場(chǎng)上最大的組件。在截至2023年的幾年里，由復(fù)合材料組成的部門的份額似乎保持不變。

另一方面，能源領(lǐng)域的市場(chǎng)份額和其他行業(yè)都有大幅增長(zhǎng)。太陽(yáng)能光伏電池和電池需求的快速增長(zhǎng)將是推動(dòng)這一趨勢(shì)的動(dòng)力。由于這些領(lǐng)域的研究越來(lái)越多，生物醫(yī)學(xué)、水處理、環(huán)境污染物的緩解等其他領(lǐng)域也有了很大的發(fā)展。

從超級(jí)電容器到鋰離子電池，石墨烯可以提供一些東西。

石墨烯理事會(huì)通訊一直在努力追蹤石墨烯在超級(jí)電容器上的應(yīng)用。

為了填充一些背景，超級(jí)電容是電池和電容器之間的一種交叉。電池依賴于一種能改變離子的化學(xué)狀態(tài)的液體電解質(zhì)來(lái)操作，而電容器則以靜電的形式儲(chǔ)存在電極表面的離子。這意味著電容器能夠在大爆炸中非常迅速地釋放能量，并且?guī)缀蹩梢匝杆俚爻潆?br/>
研究發(fā)表在《權(quán)力的科學(xué),韓國(guó)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種基于石墨烯超級(jí)電容器能量密度,打破了之前的記錄這些設(shè)備,達(dá)到每公斤131瓦特時(shí)(Wh/公斤),紀(jì)錄的近四倍35Wh/公斤左右的石墨烯超級(jí)電容器在實(shí)驗(yàn)室原型。

除了這些令人印象深刻的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之外，這項(xiàng)研究的另一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是，制作石墨烯的過程是無(wú)毒的，而且可以在低溫下進(jìn)行。

盡管這些超級(jí)電容器給人的印象是131Wh/Kg，但它們?nèi)匀槐纫话愕匿囯x子電池(鋰離子電池)少一些，而鋰離子電池的功率是200Wh/Kg左右。盡管如此，這一改進(jìn)足以讓人相信超級(jí)電容仍然是鋰離子電池的替代品，它提供的充電時(shí)間為幾分鐘，而不是近10小時(shí)。

超級(jí)電容器應(yīng)用中石墨烯的新方向

韓國(guó)的研究重新點(diǎn)燃了石墨烯可能成為提高超級(jí)電容器存儲(chǔ)容量的解決方案，使其能夠替代鋰離子電池，但總體研究趨勢(shì)已經(jīng)偏離了這一目標(biāo)。相反，研究人員一直在試圖利用石墨烯的特性，即像活性炭缺乏這樣的競(jìng)爭(zhēng)性材料，即高電導(dǎo)率和能被制成不同結(jié)構(gòu)和大小的能力。

沿著這些線，加州大學(xué)洛杉磯分校的加州納米系統(tǒng)研究所的研究人員正在使用一種超級(jí)電容器中的石墨烯，這種超級(jí)電容器可以小到可以用作可植入設(shè)備的可穿戴設(shè)備。

在這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，超級(jí)電容的存儲(chǔ)容量實(shí)際上比薄膜鋰離子電池技術(shù)要好。研究人員稱，研究人員開發(fā)的超級(jí)電容器的厚度僅為一張紙厚度的五分之一，而且它可以容納的電量是典型的薄膜鋰電池的兩倍。這種石墨烯被稱為激光切割石墨烯，它可以長(zhǎng)時(shí)間保持電荷，具有很高的導(dǎo)電性和電荷

其結(jié)果是:一種電池可以存儲(chǔ)超過鋰離子電池兩倍以上的電量，并且已經(jīng)表明它可以在不變質(zhì)的情況下完成1500次充電周期——可能更多。研究這一現(xiàn)象的專家指出，這些鋰硫石墨烯電池可以使電動(dòng)汽車充電一次行駛里程超過300英里。

這還處于早期階段。我們還不知道這些電池的成本是多少，甚至不知道這些電池在多大程度上是最有用的。發(fā)明者討論了從筆記本電腦到汽車再到風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的能源存儲(chǔ)等各種問題。通常情況下，電池能找到最有效的位置。

它也是過去二十年來(lái)強(qiáng)調(diào)將納米技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)問題的產(chǎn)物。我們可以預(yù)料，在未來(lái)幾年內(nèi)會(huì)有源源不斷的此類事態(tài)發(fā)展。