原理
石墨烯電池利用環境熱量自行充電的試驗
石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時間(小時、天數)和産生電壓的關系。
實驗制成電路其中包含LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們隻是把石墨烯放在氯化銅(copper chloride)溶液中，進行觀察。LED燈亮了。實際上，他們需要6個石墨烯電路，形成串聯，這樣就可産生所需的2V，使LED燈發亮，就可以得到這個圖片。
徐子涵和同事說，這裡發生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時，碰撞會産生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結合，也可以穿過石墨烯，進入電路。
原來，流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進入電解液。設備就是這樣産生電壓的，”徐子涵說。
因此，這個裝置産生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流，隻需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。隻依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是，還有一個重要的問号。另一個假設是某種化學反應産生電流，就像普通的電池。
然而，徐子涵和同事說，他們排除了這一點，因為進行了幾組控制實驗。然而，這些是在一些補充材料中介紹的，他們似乎并沒有放在arXiv網站上。他們需要趕在别人做出嚴肅聲明之前公開。從表面價值來看，這看起來是一項非常重要的成果。其他人也在石墨烯中産生過電流，但隻是讓水流過它，所以這并不真的使人吃驚，移動的離子也可以産生這樣的效果。這預示着清潔的綠色電池，隻依靠環境熱量驅動。徐子涵和同事說：“這代表着一個巨大的突破，研究的是自驅動技術”。
發展前景
美國俄亥俄州的Nanotek儀器公司利用锂離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出一種新的電池。這種新的電池可把數小時的充電時間壓縮至短短不到一分鐘。分析人士認為，未來一分鐘快充石墨烯電池實現産業化後，将帶來電池産業的變革，從而也促使新能源汽車産業的革新。
新型石墨烯電池實驗階段的成功，無疑将成為電池産業的一個新的發展點。電池技術是電動汽車大力推廣和發展的最大門檻，而目前的電池産業正處于鉛酸電池和傳統锂電池發展均遇瓶頸的階段，石墨烯儲能設備的研制成功後，若能批量生産，則将為電池産業乃至電動車産業帶來新的變革。
由于其獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學家甚至預言其将“徹底改變21世紀”。曼徹斯特大學副校長Colin Bailey教授稱：“石墨烯有可能徹底改變數量龐大的各種應用，從智能手機和超高速寬帶到藥物輸送和計算機芯片。”
最近美國加州大學洛杉矶分校的研究人員就開發出一種以石墨烯為基礎的微型超級電容器，該電容器不僅外形小巧，而且充電速度為普通電池的1000倍，可以在數秒内為手機甚至汽車充電，同時可用于制造體積較小的器件。
微型石墨烯超級電容技術突破可以說是給電池帶來了革命性發展。目前主要制造微型電容器的方法是平闆印刷技術，需要投入大量的人力和成本，阻礙了産品的商業應用。而現在隻需要常見的DVD刻錄機，甚至是在家裡，利用廉價材料30分鐘就可以在一個光盤上制造100多個微型石墨烯超級電容。
正是看到了石墨烯的應用前景，許多國家紛紛建立石墨烯相關技術研發中心，嘗試使用石墨烯商業化，進而在工業、技術和電子相關領域獲得潛在的應用專利。歐盟委員會将石墨烯作為“未來新興旗艦技術項目”，設立專項研發計劃，未來10年内撥出10億歐元經費。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來幾十年裡可以從實驗室進入生産線和市場。
中國在石墨烯研究上也具有獨特的優勢，從生産角度看，作為石墨烯生産原料的石墨，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生産和大尺寸生産是阻礙石墨烯大規模商用的最主要因素。利用化學氣相沉積法成功制造出了國内首片15英寸的單層石墨烯，并成功地将石墨烯透明電極應用于電阻觸摸屏上，制備出了7英寸石墨烯觸摸屏。
中科院重慶綠色智能技術研究院的研究人員在展示單層石墨烯産品的超強透光性和柔性。
随着研究的不斷深入，技術難題的接連攻克，應用範圍也在不斷拓寬，相信石墨烯器件時代已為期不遠，現在也可以期待一下這一“21世紀的神奇材料”會帶來怎樣的驚喜。
