電容對于電池來講也是比較重要的，因?yàn)檫@關(guān)乎到了電量的多少，并且電容本身的材質(zhì)在很多時(shí)候也是具有決定性的作用的，因?yàn)殡娙菽軌驔Q定電池的重量，電量，特性等等，因此人們在開發(fā)新的電池時(shí)候，會(huì)更多的去進(jìn)行新材料的開發(fā)，比如說石墨烯電池就是其中的一個(gè)，石墨烯電池是一種非常神奇的電池，不過石墨烯材料本身是被當(dāng)成了一種電容介質(zhì)來進(jìn)行使用的，雖然說在實(shí)驗(yàn)的階段已經(jīng)完成，但是石墨烯電池的市場推廣使用還是有一段路需要進(jìn)行的，不過如果這種材質(zhì)的電池成功的開發(fā)成功并且開始應(yīng)用的話，那么理論的充電時(shí)間只需要幾秒鐘就可以完成，絕對是一種新能源的最佳選擇，本文就來詳細(xì)的為大家介紹以下石墨烯電池的相關(guān)信息。

　　一、石墨烯電池是什么

　　石墨烯電池其實(shí)并不是真正的電池，而是一種新材料超級電容。在此之前，超級電容已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車、混動(dòng)汽車和大功率輸出設(shè)備等領(lǐng)域，作為一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其性能介于傳統(tǒng)電容和電池之間，具有功率密度高，循環(huán)壽命長以及安全可靠等特點(diǎn)，但是能量密度卻是其最大的軟肋。

　　為了解決這個(gè)問題，科研工作者只能在新材料上下功夫。經(jīng)過多年研究，最后發(fā)現(xiàn)氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳，不僅能實(shí)現(xiàn)高能量密度和高功率密度，而且還具有無毒環(huán)保，體積輕重量小，成本低廉易于規(guī)模生產(chǎn)，性能安全可靠，不易燃也不易爆等等優(yōu)勢，實(shí)為超級電容之最佳材料，可謂是居家必備，老少咸宜……

　　正因如此，氮摻雜有序介孔石墨烯超級電容無論是性能還是成本，都比目前實(shí)際應(yīng)用的所有種類的電池更具優(yōu)勢，且在快速充放電方面更是將鋰電池甩出幾條街，完全可以替代掉原先的電動(dòng)車電池組成為新的儲(chǔ)能設(shè)備。所以，該超級電容被冠以“石墨烯電池”的名頭見諸各大媒體。

　　然而就本質(zhì)來說，石墨烯電池并不是真正的電池，如果說超級電容相當(dāng)于電腦中的內(nèi)存，電池相當(dāng)于電腦中的機(jī)械硬盤，而石墨烯電池其實(shí)就相當(dāng)于固態(tài)硬盤——盡管都有“儲(chǔ)存”上的功能體現(xiàn)以及儲(chǔ)存容量的限定，但就原理而言，固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤其實(shí)并不是一回事，固態(tài)硬盤的工作原理更接近于內(nèi)存。

　　二、石墨烯電池工作原理

　　石墨烯是碳原子以SP2混成軌域顯峰晶格排列構(gòu)成單式二維晶體，是碳原子和其共價(jià)鍵所形成的原子尺寸網(wǎng)絡(luò)，即碳原子層面的石墨。主要原料石墨，在我國來源廣泛，每噸石墨成本380元。石墨烯可以采用機(jī)械法和化學(xué)分散發(fā)來制得，增值空間巨大。

　　金屬的導(dǎo)電機(jī)理是金屬陽離子以密堆積的形式“浸沒”在電子的海洋里，金屬是通過自由電子的定向移動(dòng)來導(dǎo)電的。但金屬鍵是不牢固的。所以，金屬常常會(huì)出現(xiàn)空穴或雜原子等晶體缺陷，破壞了金屬的規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)電子經(jīng)過這些缺陷時(shí)，就容易發(fā)生散射等現(xiàn)象，降低了電子定向移動(dòng)的速度，影響了導(dǎo)電性。

　　由于石墨烯所有原子均參與了離域，所以其整個(gè)片層上下兩側(cè)電子都可以自由移動(dòng)。并且由于共價(jià)單鍵的穩(wěn)定性，石墨烯不會(huì)出現(xiàn)某位置碳原子的缺失或被雜原子替換，保證了大π鍵的完整性，電子在其中移動(dòng)時(shí)不會(huì)受到晶體缺陷的干擾，得以高速傳導(dǎo)，因此石墨烯有著超強(qiáng)的導(dǎo)電性。石墨烯最大的特性是其中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。

　　美國俄亥俄州Nanotek儀器公司的研究人員利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開發(fā)出一種新型儲(chǔ)能設(shè)備，可以將充電時(shí)間從過去的數(shù)小時(shí)之久縮短到十幾分鐘。

　　目前市場上電動(dòng)自行車的電池主要有四種：即閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池。現(xiàn)在的電動(dòng)車上絕大多數(shù)裝的是鉛酸蓄電池，因?yàn)殂U酸蓄電池成本低，但是目前市場上的電動(dòng)車電池都需要較長的充電時(shí)間普通的在六七小時(shí)左右，甚至有需要更長時(shí)間的，對于使用來講不是很方便。

　　將石墨烯加入到電動(dòng)自行車的鋰電池中，石墨烯具有非同尋常的導(dǎo)電性能。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，它的電子能量不會(huì)被損耗，這樣的特性會(huì)使電動(dòng)自行車電池的充電時(shí)間大大的縮短并且會(huì)使其性能更加優(yōu)異，加上電動(dòng)自行車本來就就是很方便而且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)質(zhì)工具會(huì)得到更多人們的青睞。

　　由此看來，以新材料石墨烯為電極的新型大容量快速充電電池有望填補(bǔ)市場空白。首先電子在石墨烯電極中的運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)到光速的1/300，應(yīng)用石墨烯電極，可大大減少充電時(shí)間；可改善傳統(tǒng)電池充電時(shí)間長，動(dòng)力不足的問題。

　　同時(shí)生產(chǎn)石墨烯電池，在全球范圍內(nèi)具有超前性，符合市場需求。它能把傳統(tǒng)的重污染電池產(chǎn)業(yè)升級成新興環(huán)保高科技產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)升級，對促進(jìn)高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，拉動(dòng)內(nèi)需，提高我國電池工業(yè)技術(shù)水平，具有一定的意義。

　　三、石墨烯電池充電只需幾秒

　　“據(jù)《世界報(bào)》消息，西班牙Graphenano公司（一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司）同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。”。

　　事實(shí)上，為了找到理想材料，科學(xué)家可是費(fèi)盡了心思。終于，中科院研究發(fā)現(xiàn)，氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。

　　優(yōu)勢：實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度；而且還可以通過使用水基電解液，做到無毒、環(huán)保；價(jià)格低廉、安全可靠。

　　但是，but，該石墨烯電池號稱充電7秒鐘，續(xù)航35公里，可想而知對充電功率的要求會(huì)極高！ 從實(shí)驗(yàn)室到工廠再到市場，它還有很遠(yuǎn)的路要走。

　　四、石墨烯電池市場環(huán)境分析

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年，江蘇雅迪電動(dòng)車銷售總量為486000臺(tái)，北京日新銷量為437000臺(tái)，浙江金華綠源為301000臺(tái)，常州速派為387500臺(tái)，天津富士達(dá)為228000臺(tái)，青島澳柯瑪為186000臺(tái)，而這些僅占電動(dòng)車市場中的一小部分，做為其消耗品，電動(dòng)自行車的平均壽命僅有18個(gè)月，相對于電動(dòng)車壽命來說，電池的可持續(xù)消費(fèi)能力強(qiáng)，電池的前景一片光明。

　　目前，我國市場經(jīng)濟(jì)正處于從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變的過程，國家推出多項(xiàng)措施鼓勵(lì)高新技術(shù)的發(fā)展，對高科技企業(yè)有政策性的扶持。所以投資石墨烯項(xiàng)目應(yīng)該是大有可為。而石墨為石墨烯電池的主要原料，我國有大量儲(chǔ)備，物美價(jià)廉。原料市場成熟，價(jià)格穩(wěn)定。而采用大批量采購的方式則可以爭取更低價(jià)格的。

　　目前，國內(nèi)應(yīng)用石墨烯電池的制造技術(shù)在行業(yè)中還屬于空白，所以投資前景還是很好的。以天津市每年的電池更換量在30萬左右，預(yù)計(jì)第一年目標(biāo)占領(lǐng)市場約為5%，根據(jù)市場調(diào)查結(jié)果，做出估計(jì)。在人工和設(shè)備的相關(guān)預(yù)算中，預(yù)計(jì)第一年運(yùn)行兩條產(chǎn)線，第二年三條生產(chǎn)線同時(shí)運(yùn)行。

　　假定，資金成本率取較嚴(yán)格10%（目前的凈現(xiàn)值計(jì)算取資金成本率為8%）計(jì)算，根據(jù)相關(guān)計(jì)算，五年的凈現(xiàn)值計(jì)算后為64.0134萬元，凈現(xiàn)值大于現(xiàn)值，此項(xiàng)目的盈利能力較為樂觀，值得投資；現(xiàn)值指數(shù)計(jì)算后為1.32，平均報(bào)酬率為39.47%，此項(xiàng)目前景較好。投資回收周期為4.47年，短期償債力較佳，是理性投資項(xiàng)目，在財(cái)務(wù)預(yù)算上可行性較高。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家對農(nóng)村的扶持力度加大，鄉(xiāng)村市場的前景被普遍看好。鄉(xiāng)村消費(fèi)者對質(zhì)量的要求也越來越高，價(jià)格對消費(fèi)影響的比重越來越小。人們更注重商品的長期消費(fèi)，對“大件”商品尤其如此。對使用壽命及后續(xù)使用的費(fèi)用尤其關(guān)注，根據(jù)這一特點(diǎn)，在產(chǎn)品宣傳中著重宣傳高性價(jià)比、高效環(huán)保這一中心，揚(yáng)長避短，突出性價(jià)比這一理念，從而避免初期定價(jià)高對市場成長的弊端。

　　現(xiàn)代生活發(fā)展快，人們對于環(huán)保的關(guān)注度與日劇增，因此更加關(guān)注低碳生活，所以不妨將產(chǎn)品的核心理念定義為“高效環(huán)保”，這正好符合了現(xiàn)代人們的價(jià)值觀。隨著品牌的傳播與推廣，使品牌深入人心。

　　1、合理布局運(yùn)用廣告、公關(guān)贊助、新聞炒作、市場生動(dòng)化、關(guān)系營銷、銷售促進(jìn)等多種手段，避免單一的廣告往往只能提高品牌知名度，難以形成品牌美譽(yù)度，更難積淀成品牌文化。

　　2、根據(jù)目標(biāo)消費(fèi)群體的觸媒習(xí)慣選擇合適的媒體，確定媒體溝通策略。

　　3、品牌傳播要遵守聚焦原則，進(jìn)行合理的規(guī)劃與聚焦，在某一區(qū)域市場上集中力量。選擇一個(gè)或幾個(gè)鄉(xiāng)村做廣告宣傳，則很快在當(dāng)?shù)厥袌霎a(chǎn)生市場效應(yīng)，為進(jìn)軍全市場奠定基礎(chǔ)。

　　4、品牌傳播要持久，持續(xù)。品牌的提升是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要長久的投入與堅(jiān)持。注重品牌核心價(jià)值“高效、環(huán)保”，企業(yè)一切營銷活動(dòng)都應(yīng)該以滴水穿石的定力，持之以恒的維護(hù)它，更好的形成“石墨烯電池是最值得購買的產(chǎn)品”這一理念。

　　綜上所述，石墨烯以其優(yōu)異的性能，良好的市場推廣前景，必將在電動(dòng)車電池及其他相關(guān)領(lǐng)域大展宏圖。

　　五、石墨烯電池的應(yīng)用前景

　　石墨烯在鋰離子電池上的應(yīng)用前景微乎其微的。相比于鋰離子電池，石墨烯在超級電容器尤其是微型超級電容器方面的應(yīng)用前景似乎稍微靠譜一點(diǎn)點(diǎn)，但是我們?nèi)匀灰獙σ恍W(xué)術(shù)界的炒作保持警惕。其實(shí)，看了很多這些所謂的“學(xué)術(shù)突破”， 你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多教授在其paper里有意無意地在混淆了一些基本概念。

　　目前商品化的活性炭超級電容器能量密度一般在7-8 Wh/kg，這是指的是包含所有部件的整個(gè)超級電容器的器件能量密度。而教授們提到的突破一般是指材料的能量密度，所以實(shí)際中的石墨烯超電遠(yuǎn)沒有論文中提到的那么好。

　　相對而言，微型超級電容器的成本要求并沒有普通電容器那么嚴(yán)格，以石墨烯復(fù)合材料作為電化學(xué)活性材料，并選擇合適的離子液體電解液，有可能實(shí)現(xiàn)制備兼具傳統(tǒng)電容器和鋰離子電池雙重優(yōu)勢的儲(chǔ)能器件，在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）這樣的小眾領(lǐng)域可能（僅僅只是可能）會(huì)有一定的應(yīng)用價(jià)值。

　　總結(jié)：對于新能源電池的開發(fā)以及使用，在一定的程度上具有非常重要的意義，因?yàn)槟壳暗厍蛏系馁Y源正在走向匱乏的時(shí)期，如果新的能源能夠出現(xiàn)，那么對于世界上的危機(jī)解決是非常重要的，并且從其他的層面來講，石墨烯電池的出現(xiàn)也標(biāo)明了人們在這方面的開發(fā)走向了一個(gè)新的高度。