雖然我們的電子產(chǎn)品越來越小，功能也越來越強大，但商用電池的發(fā)展卻沒有跟上步伐。

大多數(shù)人都聽說過鋰離子電池。它們幾乎存在于所有的移動電子設(shè)備中——從你的手機和筆記本電腦，到飛機甚至宇宙飛船上的備用電源。

然而，令人驚訝的是，盡管需求巨大，鋰離子電池的基本設(shè)計在最近幾年仍然大體相似。電池壽命往往是許多現(xiàn)有和實驗應(yīng)用的制約因素。這對于電動車等未來技術(shù)的發(fā)展，以及風(fēng)能和太陽能等可再生能源的高容量存儲都是至關(guān)重要的。

事實上，由于開發(fā)新電池的進展相對緩慢，許多電子產(chǎn)品制造商開始試圖降低或維持產(chǎn)品的電力需求，以尋求一種平衡。

這并不是說沒有對新能源儲存技術(shù)的研究。事實上遠非如此。在過去的幾十年里，這一領(lǐng)域的研究呈爆炸式增長。不出所料，其中很大一部分都是圍繞著改進鋰離子電池展開的。新的“神奇材料”石墨烯也被認為是解決這一問題的關(guān)鍵。石墨烯具有許多有趣的特性，這使得研究人員建議要么修改鋰離子電池的組件，要么使用石墨烯作為儲能介質(zhì)，作為有前途的解決方案。

石墨烯還被用于開發(fā)電力需求極低的電子設(shè)備。這是可能的(部分原因)，因為純石墨烯在室溫下的電阻率是所有已知材料中最低的——由純石墨烯制成的器件比任何其他材料(在室溫下)的導(dǎo)電效率更高。因此，很少有能源被浪費。

用石墨烯制造的設(shè)備不會遇到當(dāng)前電子產(chǎn)品所面臨的加熱問題——它們可以在溫度幾乎沒有上升的情況下無限運行。

高溫對電子設(shè)備有害;這意味著能源正在被浪費，而且隨著溫度的升高，它往往會進一步降低設(shè)備的效率。純石墨烯實際上消除了這類能量損失，這使得用它生產(chǎn)的設(shè)備非常節(jié)能。對于消費類電子產(chǎn)品來說，這可能意味著更強大的設(shè)備和更長的電池續(xù)航時間——這是一個雙贏的局面。

此外，研究表明，使用石墨烯替代或增強鋰離子電池組件，可以顯著提高電池的能量密度和壽命。一種流行的技術(shù)是用石墨烯制造鋰離子電池中的陽極或陰極。下一個電池可能是超級電容器。

石墨烯可以幫助電池在移動過程中充電

各種尺寸的超級電容器

另一種技術(shù)是利用石墨烯本身作為儲能介質(zhì)。這種電池已被用于制造超級電容器——可能是鋰離子電池未來最強的競爭對手，而鋰離子電池的使用需要非?？斓某潆姇r間，比如電動車。這可以說是他們的關(guān)鍵特征。

超級電容器從完全放電到充滿電比鋰離子電池快幾個數(shù)量級。在這種情況下，石墨烯的大面積是很重要的，因為可以儲存的電荷量與石墨烯原料的表面積有關(guān)。所以石墨烯是理想的。盡管超級電容器有潛力挑戰(zhàn)無處不在的鋰離子電池，但目前的超級電容器總是太大、太貴，無法替代它們在相同的作用。然而，原型表明超導(dǎo)體可能在不久的將來滿足替換傳統(tǒng)電池的必要要求。最終，這些原型機的挑戰(zhàn)在于大規(guī)模生產(chǎn)的能力，以滿足消費電子行業(yè)的需求。

迄今為止，基于石墨烯的解決方案一直難以大規(guī)模生產(chǎn)，這在一定程度上要歸功于分離高質(zhì)量石墨烯的難度。盡管如此，能源儲存和節(jié)能技術(shù)的前景還是光明的。無論石墨烯最終是否在這場革命中發(fā)揮作用，很明顯，對這些技術(shù)的研究最終將導(dǎo)致引入更廉價、更耐用、容量更高的產(chǎn)品。

毫不夸張地說，下一代能源存儲設(shè)備將帶來一場能源革命，這可能有助于迎來全電動汽車時代、大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電時代以及我們對化石燃料的依賴的終結(jié)。