新型绿色环保储能元器件，红宝石电容石墨烯基电化学超级电容器与锂电池不同  

石墨烯在超级电容器中的应用红宝石电容充放电速度快，能量功率密度大，拥有电容与电池的双重特性，是一种新型绿色环保储能元器件。石墨烯具有高电导率、超大比表面积、高化学稳定性以及特有的层状结构。其中，石墨烯的层状结构有利于电解液在其内部迅速扩散，从而大大提高电子元件的瞬时大功率充放电性能。把掺杂有石墨烯的导电高分子材料或金属氧化物做成超级电容器的电极，能使超级电容器的电极性能得到很大程度的提高，故超级电容器最完美的电极材料是石墨烯基体的复合材料，石墨烯基电化学超级电容器与锂电池不同，红宝石电容是以活性材料表面吸附电荷或通过表面氧化还原反应来储存能量的。考虑到单层石墨烯两个表面都可以用来储存电荷，因此有550F/g的理论容量。然而，一个值得注意的问题是石墨烯通常有非常低的堆积密度(0.05~0.75g/cm3)，这使得它在制备高功率或高能量密度超级电容器时遇到挑战，以至许多石墨烯超级电容器虽然有较高的重量比容量(＞200F/g)，但却表现出一般的体积比容量（约18F/cm3），石墨烯作导电剂石墨烯作为导电性极佳的“至柔至薄”二维材料，是一种高性能导电添加剂。它可以与超级电容器电极中活性炭颗粒形成二维导电接触，在电极中构建“至柔-至薄-至密”的三维导电网络，降低电极内阻，红宝石电容改善电容的倍率性能和循环稳定性。刘兆平团队通过石墨插层剥离法制备宏量石墨烯，所生产的石墨烯产品平均厚度为2.4nm（平均层数7层），红宝石电容具有结晶性好、结构缺陷少、导电率高等优点。针对石墨烯粉体难以在其他材料中进行均匀分散的行业难题，设计了具有高导电性极易分散的石墨烯/炭黑复合导电剂粉体（石墨烯含量在50%以上），利用炭黑的阻隔作用，可实现石墨烯在电极中的均匀分散，从而构建三维导电通路，有效提升了红宝石电容的性能。