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二、电极材料与电池容量的关系
我们知道：从微观的角度看蓄电池的充放电过程，实际上是一个阳离子在电极中“镶嵌”和“脱离”的过程。所以，如果电极材料中的孔洞越多，则这个过程进行的越迅速。在宏观的角度看则表现为蓄电池充放电的速度越快。
石墨烯的微观构造，是一个由碳原子所组成的网状结构。因为具有极限的薄度(只有一层原子的厚度)，所以阳离子的移动所受限制很小。同时正因为具有网状结构，由石墨烯所制成的电极材料也拥有充分的孔洞。
从这个方面看，石墨烯无疑是一种非常理想的电极材料。
据位于美国纽约州的伦斯勒理工学院(RPI，Rensselaer Polytechnic Institute)的研究者的研究表明：使用石墨烯作为电池的样机材料，其充放电速度将超过锂离子蓄电池的10倍。
三、石墨烯研究的现状
美国普渡大学(Purdue University)正在研究通过新的、更加简单的方式制造纳米电极材料的工艺。该大学的研究表明，在电池中使用纳米材料，将会增加电池的充电容量和充放电速度。
目前，韩国的三星电子也在从事旨在硅表面添加石墨烯涂层的硅基阳极物质的研究。如果该研究能够取得成功，锂离子蓄电池的寿命将会提高到2倍以上。
该研究综合了硅基材料寿命长和石墨烯材料充电容量大的优点，重点解决如何在硅基材料上建立石墨烯涂层的工艺化问题。
三星的研究人员通过在碳化硅电极的表面涂布石墨烯涂层，有效地扩展了阳极的表面积。同时与阴极所使用的锂钴氧化物进行组合，使电池的充电电源的单位体积能量密度油料较大的提高，其寿命也增加到母线市场销售的锂离子蓄电池的1.5-1.8倍。
2015年9月2日，据日本的科学技术振兴机构(JST)与日本东北大学的原子分子材料科学高等研究机构(AIMR)发表，在作为下一代蓄电池而被热切期待的锂空气电池中，通过使用具备三维构造的多孔材质石墨烯作为阳极材料，获得了较高的能量利用效率和100次以上的充放电性能。如果电动车使用这种新型电池，则巡航里程将从目前的200公里左右增加到500-600公里左右。
锂空气电池是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。其阳极通过金属锂与空气中的氧气发生氧化方应生成过氧化锂而放电，并通过过氧化锂分解成锂与氧气而充电。
锂空气电池与目前所使用的锂离子蓄电池相比，其充电容量将增加5-8倍。因此，被认为是接替锂离子蓄电池的下一代蓄电池。但是，锂空气电池在能量利用效率与充放电重复性能方面仍然存在着很多的问题。
从原理上讲，锂空气电池的充放电过程，是一个金属锂与空气在由固体、液体以及气体所构成的三相界面上进行电子的交换过程。如何能够有效地将液体与气体进行混合，并有效地进行氧化锂离子和还原过氧化锂离子是个关键。
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