近年來,高性能電化學儲能裝置的需求量大幅上升,于是很多學者都開始投入到對更卓越電極材料的開發(fā)和研究中。在這方面，石墨烯基材料吸引了大量目光。由于能提升現(xiàn)有設備性能，并使下一代設備更實用，石墨烯基材料被看作是前景深遠的高性能電極材料。

碳材料廣泛應用于不同的儲能設備，并發(fā)揮著非常重要的作用。然而，由于多孔碳材料和納米碳材料密度低，高碳含量電極的存儲密度也總是很低，因而造成體積能量密度低。

盡管石墨烯也面臨同樣問題，甚至情況更嚴重，但經(jīng)過石墨烯和電極結構設計的可控組合，還是可以得到高密度石墨烯基電極。此外，在許多情況下，組裝的集成石墨烯基電極不含任何導電劑和粘結劑，因此能進一步幫助提升體積能量密度。

作為電化學儲能裝置的潛在電極材料，石墨烯具有許多其他傳統(tǒng)碳材料和納米碳材料所沒有的優(yōu)越性。石墨烯物理結構穩(wěn)定、比表面積大、導電性良好，對大多數(shù)電化學儲能裝置來說，它幾乎是一種完美材料。

此外，石墨烯的輸出性能也取得了很多令人矚目的進步：利用二維層狀結構能構建出各種三維結構，還具備可調(diào)節(jié)的孔隙結構。我們在論文中綜述了石墨烯基材料在液態(tài)鋰離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池、NIB和SC等方面的應用。我們研究發(fā)現(xiàn)，將石墨烯應用于這些裝置，能大大提高其性能。

石墨烯的幾個顯著優(yōu)勢如下：

1.石墨烯在實際應用于非碳材料時，是一種有利的碳基材。它應用容易，比表面積大，使得在其表面實現(xiàn)其他活性成分的雜交和均勻散布更加容易，這也極大提高了這些成分的利用率。此外，利用石墨烯在兩個活性粒子甚至是整個電極間構建互聯(lián)的導電網(wǎng)絡也是輕而易舉。這樣的網(wǎng)絡有助于提高電極的循環(huán)穩(wěn)定性。

2.通過在裝置中使用石墨烯代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳材料，能實現(xiàn)高體積能量密度。石墨烯為高體積能量密度裝置的組裝提供了潛在解決方案。

3.柔性石墨烯有望制造柔性儲能裝置。使用石墨烯及其組件可以制備出具有高度柔韌性的集流體，為我們提供了一種取代脆性金屬集流體的方法。此外，利用石墨烯還能制備出集成柔性電極，有助于解決在反復彎曲過程中集流體活性材料分離的問題。

除了以上幾點，石墨烯相較于傳統(tǒng)碳材料還具有多種優(yōu)越性能，可能有助于促進各種新型電池系統(tǒng)的實際應用。新近研究報告指出，高能室溫鈉硫電池通過碳/硫復合材料作為電極。我們可以預料，石墨烯可以進一步幫助提升這類電池的性能。還有研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯基復合材料可作為鋅空氣電池的高效電催化劑。在種種結果之上，我們不難看出，石墨烯在未來能源儲存裝置應用中的巨大潛力。

盡管石墨烯基材料在電化學儲能裝置(EESDs)應用中具有諸多優(yōu)點，其實際應用目前尚未得到充分實現(xiàn)，并且還存在一些嚴重問題。正是這些亟待解決的問題，導致石墨烯基材料目前在很多實際應用中受到阻礙。要解決現(xiàn)有挑戰(zhàn)，還需要通過理論計算和實驗研究等方式，付出更多努力。相信未來幾年內(nèi)，石墨烯基材料的實際應用將會取得進一步突破，推動能源存儲裝置實現(xiàn)革命性進展。