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石墨烯基材料在超级电容器中的应用研究进展 摘要：石墨烯作为一种新型的碳纳米材料，具有优异的物理、化学及力学性 能，例如导热导电性能良好、比表面积大及机械强度高，这些特性使其成为极具 潜力的储能材料。总结了应用于超级电容器的石墨烯基材料的主要制备方法，综 述了石墨烯及其复合材料在超级电容器电极材料中的应用研究进展，并展望了其 未来的应用前景。 关键词：石墨烯；电极材料；超级电容器 Application Research Progress of Graphene Based Materials in Supercapacitor Abstract:As a new carbon nanomaterial, grapheme possesses excellent physical, chemical and mechanical performance, such as good electrical and thermal conductivity, high specificsurface area, and high mechanical strength, which make it a promising energystoragematerial. The main preparation methods of grapheneused in supercapacitor are summarized, the application research progress of graphene based materials in supercapacitor is reviewed, and their future development prospects are summarized. Key words: Graphene; Electrode materials;supericapacitor 前言 自2004 年问世以来，石墨烯由于其独特的结构和优异的性能，已经在诸多 2 领域引起了广泛关注。石墨烯是碳原子以sp 杂化体系，通过紧密堆积的方式形 成的单层二维蜂窝状(honeycomb) 晶格结构的一种新型碳纳米材料[1] ，这种独特 的二维结构赋予了石墨烯许多优异的性能。研究表明石墨烯材料的理论比表面积 高达2675m2/g[2] ，具有类似于金属的导热性能(3000 W/(m ·K)) [3] ，它的力学性能 可以达到 1060 GPa[4] 。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的 1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度，它是目前已知在常温下导电 性能最优异的的材料。石墨烯作为一种半金属性材料，载流子浓度高达1013 cm-2 ， 2 [5] 室温下电子迁移率高达15000 cm /(V·s) 。由于具有如此优异的电学性能，近几 年来石墨烯在超级电容器领域的应用得到了快速的研究和发展。 随着传统能源的日益枯竭和环境问题的日益突出，新型、高效、环境友好型 的储能器件的研究和开发已经迫在眉睫。超级电容器作为一种新型的储能装置， 具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，正逐 步成为一种实用化的低碳经济储能产品。大量研究表明，影响超级电容器性能的 极为关键的一个因素就是电极材料。随着材料科学的不断发展，新的电极材料明 显提高了超级电容器的能量密度和电容性能，目前常用的电极材料主要有三种： 炭材料[6-8] [9-10] [11-16] 、金属氧化物 和导电聚合物 。石墨烯比表面积大、导电率高， 因而成为一种很有潜力的新型电极材料，石墨烯基电极超级电容器的研究是目前 储能领域发展的必威体育精装版动向。随着石墨烯的发现及其工业化生产工艺的不断完善， 石墨烯必将为超级电容器行业突破式的发展带来机遇。 本文将简单介绍应用于超级电容器的石墨烯基材料的主流制备方法，重点对 石墨烯基材料在超级电容器领域的应用研究进展进行综述。