在電池領(lǐng)域，當用石墨烯增強時，傳統(tǒng)的電池電極材料（和預期的電極材料）顯著改善。石墨烯可以制造輕便，耐用且適合高容量儲能的電池，并縮短充電時間。它將延長電池的使用壽命，這與涂覆在材料上或添加到電極中以實現(xiàn)導電性的碳量負相關(guān)，并且石墨烯增加導電性而不需要常規(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電性和大的表面積特性來實現(xiàn)形態(tài)優(yōu)化和性能，可以增強鋰離子電池。

　　還發(fā)現(xiàn)，制造混合材料對于實現(xiàn)電池增強也是有用的。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)異的導電性的混合材料。

　　另一個例子是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外，石墨烯電池和超級電容器的結(jié)合使用可以產(chǎn)生驚人的效果，例如提高電動汽車行駛里程和效率的著名概念。

　　電池基礎知識

　　電池作為移動電源，允許電動設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：一個或多個電化學電池將存儲的化學能轉(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），負極端子（陰極）和允許離子在它們之間移動的電解質(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行充電，

　　當兩個端子之間的電路完成時，電池通過一系列反應產(chǎn)生電力。陽極經(jīng)歷氧化反應，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，陰極經(jīng)歷還原反應，其中陰極物質(zhì)，離子和自由電子結(jié)合成化合物。簡單地說，陽極反應產(chǎn)生電子，而陰極中的反應吸收它們，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。

　　電池類型和特性

　　電池分為兩種主要類型：初級和次級。原電池（一次性）使用一次并且無用，因為其中的電極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，因為電極的原始成分能夠重新獲得功能。實例包括用于車輛的鉛酸電池和用于便攜式電子設備的鋰離子電池。

　　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)點和缺點。鎳鎘（NiCd）電池的能量密度相對較低，用于長壽命，高放電率和經(jīng)濟價格的關(guān)鍵。它們可以在攝像機和電動工具中找到，以及其他用途。鎳鎘電池含有有毒金屬，對環(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。應用包括手機和筆記本電腦。鉛酸電池很重，在大功率應用中發(fā)揮著重要作用，重量不是本質(zhì)，而是經(jīng)濟價格。它們在醫(yī)院設備和應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)易碎且需要保護電路以確保安全。應用包括手機和各種計算機。鋰離子聚合物（鋰離子聚合物）電池主要存在于手機中。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。然而，它們似乎不那么普遍，因為鋰離子電池制造成本更低并且具有更高的能量密度。