陳靜 ，郭紅霞，毛衛(wèi)國(guó)，劉劍洪，付永勝，歐陽(yáng)曉平

（1. 湖南大學(xué)工商管理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410012；2. 湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南湘潭 411105；3. 西北核技術(shù)研究所，西安 710024；4. 深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東深圳 518061；5. 南京理工大學(xué)化工學(xué)院，南京 210094）

一、前言

隨著世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而伴生的傳統(tǒng)能源枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化已成為人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的共同難題。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為解決能源危機(jī)，保護(hù)、治理環(huán)境的重要舉措。開(kāi)發(fā)高效的新型能源存儲(chǔ)器件是發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，已成為當(dāng)今社會(huì)亟待解決的重要任務(wù)。作為一種新型儲(chǔ)能裝置，超級(jí)電容器兼具了普通電容器和電化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車(chē)、電網(wǎng)儲(chǔ)能、移動(dòng)通信、消費(fèi)電子、醫(yī)療器械，以及國(guó)防、軍事裝備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前，超級(jí)電容器的研究重點(diǎn)是提高其能量密度和功率密度，發(fā)展具有高比表面積、電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的電極材料。

石墨烯得益于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)而擁有大的比表面積、優(yōu)異的電子導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、高的載流子遷移率和力學(xué)強(qiáng)度。石墨烯優(yōu)異的綜合性能使其被認(rèn)為是發(fā)展高能量密度和高功率密度超級(jí)電容器的理想電極材料。石墨烯以其高比表面積、晶體化結(jié)構(gòu)和高電導(dǎo)率等獨(dú)特的特點(diǎn)在提高超級(jí)電容器比能量、延長(zhǎng)使用壽命和提高功率密度方面發(fā)揮不可替代的作用。石墨烯在超級(jí)電容器領(lǐng)域表現(xiàn)出色，能夠有效解決超級(jí)電容器面臨的難題。但是，石墨烯的理論容量較低，在電極制備的過(guò)程中易發(fā)生堆疊現(xiàn)象，導(dǎo)致材料比表面積和離子電導(dǎo)率下降。石墨烯堆疊、離子遷移電阻高、孔隙率低、有效比表面積小是發(fā)展石墨烯基超級(jí)電容器急需解決的技術(shù)難題。優(yōu)化制備方法，對(duì)石墨烯進(jìn)行修飾或與其他材料復(fù)合制備特定復(fù)合材料是發(fā)展超級(jí)電容器石墨烯基電極材料的有效途徑。

實(shí)現(xiàn)高效制備比電容、功率性能高、循環(huán)穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命的石墨烯基超級(jí)電容器是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界廣大工作者們亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是電容器領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。本文以石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要闡述了超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題，石墨烯以其自身優(yōu)異的材料屬性在解決上述問(wèn)題中所發(fā)揮的關(guān)鍵作用。扼要分析了石墨烯基超級(jí)電容器的發(fā)展方向與研究現(xiàn)狀。討論了石墨烯基超級(jí)電容器未來(lái)發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

表1 三種能量存儲(chǔ)器件電化學(xué)性能對(duì)比[1,2]

二、石墨烯基超級(jí)電容器的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）超級(jí)電容器

超級(jí)電容器，也被稱(chēng)為電化學(xué)電容器，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的新型儲(chǔ)能裝置。根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理可將超級(jí)電容器分為化學(xué)雙電層電容器和法拉第贗電容器?；瘜W(xué)雙電層電容器通過(guò)電極/電解液中離子吸附實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)；法拉第贗電容器除了通過(guò)離子吸附，還會(huì)通過(guò)電極/電解液中離子氧化還原反應(yīng)存儲(chǔ)能量[1]?；谄鋬?chǔ)能原理，超級(jí)電容器具有優(yōu)異的功率和循環(huán)性能，通常能在100 C（C代表充放電倍率）以上的充放電電流密度下反復(fù)使用數(shù)十萬(wàn)次。此外，與傳統(tǒng)電容器通過(guò)靜電吸附電子儲(chǔ)能不同，超級(jí)電容器的比容量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電容器。超級(jí)電容器和電池、傳統(tǒng)電容器的電化學(xué)性能對(duì)比，如表1所示，作為一種新興的儲(chǔ)能器件，它在功率密度、倍率充放電、循環(huán)能力上比電池具有顯著的優(yōu)勢(shì)，且在能量密度上也比電容器具有顯著的優(yōu)勢(shì)。從小容量的特殊儲(chǔ)能到大規(guī)模的電力儲(chǔ)能，從單獨(dú)儲(chǔ)能到與蓄電池、鋰電池或燃料電池組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，超級(jí)電容器都展示出了獨(dú)特的優(yōu)越性。超級(jí)電容器的出現(xiàn)，填補(bǔ)了傳統(tǒng)電容器和電池間的空白，隨著技術(shù)的不斷成熟，超級(jí)電容器在工業(yè)（新能源發(fā)電系統(tǒng)、分布式電網(wǎng)系統(tǒng)、節(jié)能建筑、工業(yè)節(jié)能減排、智能儀表、電動(dòng)工具）、消費(fèi)電子（運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域、玩具）、通信（數(shù)碼產(chǎn)品）、醫(yī)療器械、國(guó)防軍事裝備（高功率武器）、交通（電動(dòng)汽車(chē)、混合電動(dòng)汽車(chē)）等領(lǐng)域呈現(xiàn)出越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景。但是，超級(jí)電容器在電能存儲(chǔ)方面與電池相比還有一定的差距。因此，提高單位體積內(nèi)的能量（能量密度）是目前超級(jí)電容器領(lǐng)域的研究重點(diǎn)與難點(diǎn)。其中，發(fā)展具有高比表面積、高電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的電極材料是解決超級(jí)電容器能量密度低的關(guān)鍵[3～5]。

（二）石墨烯基超級(jí)電容器

石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能，符合高能量密度和高功率密度超級(jí)電容器對(duì)電極材料的要求，在超級(jí)電容器領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，被認(rèn)為是理想的超級(jí)電容器電極材料[6]。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟預(yù)測(cè)：到2020年，石墨烯基超級(jí)電容器的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到近6億元，占據(jù)超級(jí)電容器市場(chǎng)份額的10%，如圖1所示。

目前，石墨烯基超級(jí)電容器的研究方向主要是針對(duì)石墨烯微片本身進(jìn)行化學(xué)改性來(lái)增大其比表面積，從而有利于電解液的進(jìn)入，進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。根據(jù)Elsevier出版集團(tuán)旗下學(xué)術(shù)論文檢索系統(tǒng)ScienceDirect的檢索結(jié)果顯示，近十年來(lái)關(guān)于石墨烯基超級(jí)電容器的國(guó)際論文數(shù)量從2009年的55篇到2017年的2 201篇，呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，如圖2所示。同時(shí)，在國(guó)際學(xué)術(shù)論文中基礎(chǔ)研究論文數(shù)量的比例超過(guò)80%，表明全球范圍內(nèi)對(duì)于石墨烯基超級(jí)電容器的研究仍處于基礎(chǔ)階段，仍偏重于探索對(duì)石墨烯電極材料的改性?xún)?yōu)化。

圖1 2016—2020年我國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

圖2 石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)國(guó)際論文發(fā)表數(shù)量年度分布

圖3 石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)國(guó)內(nèi)論文發(fā)表數(shù)量年度分布

從中國(guó)知網(wǎng)獲得的國(guó)內(nèi)石墨烯基超級(jí)電容器論文發(fā)表數(shù)量上看，近幾年石墨烯超級(jí)電容器論文數(shù)量與國(guó)際相關(guān)論文保持類(lèi)似的增長(zhǎng)趨勢(shì)，如圖3所示。自2010年英國(guó)的兩位物理學(xué)家因?qū)κ┭芯康呢暙I(xiàn)而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)之后，石墨烯進(jìn)入大眾視野，并憑借其優(yōu)異的性能迅速成為科學(xué)研究界的寵兒。同時(shí)，石墨烯在超級(jí)電容器中的實(shí)際應(yīng)用得到了高度關(guān)注和熱烈追捧，中國(guó)學(xué)者緊跟研究潮流，大批研究人員投入到對(duì)石墨烯的實(shí)際應(yīng)用研究中，促使相關(guān)研究論文數(shù)量快速增長(zhǎng)。但是，論文產(chǎn)出機(jī)構(gòu)主要來(lái)源于國(guó)內(nèi)實(shí)力雄厚的高校及科研院所，如清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、天津大學(xué)等。這說(shuō)明目前我國(guó)對(duì)石墨烯基超級(jí)電容器的研究主要以科研院校為主導(dǎo)。石墨烯基超級(jí)電容器研究主題主要分布在超級(jí)電容器、石墨烯、復(fù)合材料、比容量、電極材料、電化學(xué)性能等方面。這表明目前對(duì)石墨烯基超級(jí)電容器的研究熱點(diǎn)主要集中在合理利用石墨烯的優(yōu)異性能解決超級(jí)電容器的相關(guān)技術(shù)瓶頸，發(fā)展、制備性能優(yōu)異的超級(jí)電容器電極材料，提高超級(jí)電容器的綜合電化學(xué)性能，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。通過(guò)對(duì)石墨烯超級(jí)電容器總體研究層次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出：我國(guó)對(duì)石墨烯超級(jí)電容器的研究主要集中在工程技術(shù)、基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究、行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)、行業(yè)指導(dǎo)等方面（見(jiàn)圖4）。這進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)前我國(guó)在石墨烯基超級(jí)電容器方面的研究仍處于基礎(chǔ)研究階段。

隨著石墨烯基超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，國(guó)家針對(duì)該產(chǎn)業(yè)的政策不斷深化，石墨烯進(jìn)入了國(guó)家宏觀戰(zhàn)略布局，其在超級(jí)電容器領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用也得到了大力的支持，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)也啟動(dòng)了多項(xiàng)重大研究項(xiàng)目，以促進(jìn)石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程和石墨烯基超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化步伐。國(guó)家科學(xué)基金共享服務(wù)網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，目前已有338項(xiàng)與石墨烯超級(jí)電容器直接相關(guān)的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目獲得支持，該數(shù)量占據(jù)了石墨烯類(lèi)相關(guān)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目總量783項(xiàng)中的43.17%，這說(shuō)明國(guó)家層面高度重視、支持石墨烯在超級(jí)電容器中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究。

圖4 石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)國(guó)內(nèi)論文研究層次分布

圖5 全球石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利量年度分布

圖6 全球石墨烯基超級(jí)電容器專(zhuān)利量Top10國(guó)家/地區(qū)

通過(guò)超凡網(wǎng)全球?qū)＠麢z索查詢(xún)系統(tǒng)檢索分析，基于石墨烯超級(jí)電容器的全球?qū)＠灿? 200余件，相關(guān)專(zhuān)利起始于2009年，經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展后，全球?qū)＠暾?qǐng)量從2012年開(kāi)始呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，到2016年達(dá)到峰值（472件）。雖然近兩年全球?qū)＠暾?qǐng)量有一定的下滑，但仍保持在一個(gè)較高的數(shù)量，如圖5所示。這表明從2009年石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用開(kāi)始得到廣泛的關(guān)注，并在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展，經(jīng)過(guò)近十年的基礎(chǔ)研究，石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)技術(shù)已發(fā)展相對(duì)成熟。分析石墨烯基超級(jí)電容器全球?qū)＠鶎賴(lài)?guó)家/地區(qū)可以發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖6），其中專(zhuān)利申請(qǐng)量排前三名的國(guó)家/地區(qū)為美國(guó)（875件，占比38.26%）、中國(guó)（518件，占比22.65%）和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（491件，占比21.47%）。韓國(guó)（120件，占比5.25%）、歐洲專(zhuān)利局（104件，占比4.55%）緊隨其后分列第四位和第五位（數(shù)據(jù)來(lái)源：超凡網(wǎng)世界專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)；檢索日期2018年10月3日）。全球石墨烯超級(jí)電容器相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量的提升和這些國(guó)家/地區(qū)對(duì)石墨烯超級(jí)電容器的項(xiàng)目投入和戰(zhàn)略部署息息相關(guān)，從側(cè)面表明了當(dāng)?shù)卣畬?duì)于石墨烯基超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的信心。而從石墨烯基超級(jí)電容器全球?qū)＠暾?qǐng)人所在國(guó)家/地區(qū)分布來(lái)看，美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)名列前三。說(shuō)明這些國(guó)家/地區(qū)對(duì)石墨烯超級(jí)電容器進(jìn)行過(guò)廣泛的布局，加強(qiáng)了人力投入，相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)量也就占據(jù)了較大比例。石墨烯超級(jí)電容器的快速發(fā)展與政府的政策扶持和戰(zhàn)略前瞻布局具有密切的關(guān)系。

通過(guò)佰騰科技有限公司的權(quán)威專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)Pat-Explorer進(jìn)行檢索分析，國(guó)內(nèi)石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)專(zhuān)利的申請(qǐng)人研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模排名前4位的是：深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司（119人），浙江大學(xué)（117人），東華大學(xué)（84人），哈爾濱工業(yè)大學(xué)（82人）（數(shù)據(jù)來(lái)源：www.patexplorer.com；檢索日期：2018年10月1日）。海洋王照明技術(shù)有限公司從2012年開(kāi)始在石墨烯制備、摻雜技術(shù)及在復(fù)合材料、超級(jí)電容器領(lǐng)域應(yīng)用展開(kāi)布局，目前已在石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利方面占領(lǐng)高地[7]。國(guó)內(nèi)石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利申請(qǐng)量前8名中有5名為高校和研究院所，說(shuō)明中國(guó)大部分核心專(zhuān)利掌握在高校和科研院所。這也從側(cè)面說(shuō)明我國(guó)的石墨烯超級(jí)電容器研究還處于初始發(fā)展階段，多來(lái)自于科研單位的基礎(chǔ)研究，在商業(yè)化市場(chǎng)方面有待進(jìn)一步發(fā)展。但是，從國(guó)內(nèi)石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量TOP10單位法律狀態(tài)分析中可以發(fā)現(xiàn)，相較于其他成熟的行業(yè)而言，與石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)的無(wú)權(quán)專(zhuān)利占比較大，如圖7所示。這表明我國(guó)雖然為專(zhuān)利申請(qǐng)量大國(guó)，但專(zhuān)利有效率并不高，重量輕質(zhì)現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)專(zhuān)利失效率較高，主要是因?yàn)樵谑┏?jí)電容器產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，市場(chǎng)發(fā)展方向并不明確，隨著新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，導(dǎo)致某些專(zhuān)利缺乏市場(chǎng)價(jià)值，從而促使相關(guān)專(zhuān)利持有人選擇撤回專(zhuān)利，不再繳納專(zhuān)利費(fèi)對(duì)專(zhuān)利進(jìn)行保護(hù)。

圖7 國(guó)內(nèi)石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利申請(qǐng)量Top10單位法律狀態(tài)

隨著國(guó)家政策及企業(yè)對(duì)石墨烯研發(fā)及應(yīng)用的大力支持，石墨烯超級(jí)電容器的研發(fā)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，逐步走向市場(chǎng)化。《2016—2017中國(guó)石墨烯發(fā)展年度報(bào)告》指出，石墨烯在超級(jí)電容器方面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目預(yù)計(jì)在3～5年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。2016年10月，常州立方能源技術(shù)有限公司通過(guò)對(duì)涂布工藝的改良及涂布機(jī)的非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)，解決了石墨烯漿料難涂布成型的問(wèn)題，打破了整個(gè)產(chǎn)品量產(chǎn)的瓶頸。依靠該技術(shù)生產(chǎn)的石墨烯基超級(jí)電容器具備環(huán)保，百萬(wàn)次充放電和不燃、不爆、抗低溫等功能。2017年7月，英國(guó)ZapGo有限公司與株洲立方新能源科技有限責(zé)任公司合作開(kāi)發(fā)“Carbon-Ion”石墨烯基超級(jí)電容器。相比普通電池需要幾個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間，“Carbon-Ion”超級(jí)電容器在3～5 min即可完成充電。2017年11月，寧波中車(chē)新能源科技有限公司和中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所聯(lián)合研發(fā)力量，采用石墨烯改性正極復(fù)合材料和石墨烯改性復(fù)合導(dǎo)電劑，解決了鋰離子電容器結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、電極密度低的關(guān)鍵技術(shù)難題，成功開(kāi)發(fā)出高能量密度鋰離子超級(jí)電容器，預(yù)示我國(guó)在鋰離子石墨烯基超級(jí)電容器方面的技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2018年5月，清華大學(xué)和江蘇中天科技股份有限公司等聯(lián)合攻關(guān)“基于石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓超級(jí)電容技術(shù)”取得階段性成果，在國(guó)內(nèi)首次掌握了全鋁泡沫集流體的制備技術(shù)，解決了石墨烯這一高性能納米材料用于超級(jí)電容器的諸多加工難題。表明我國(guó)高電壓超級(jí)電容技術(shù)同樣達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

三、石墨烯基超級(jí)電容器發(fā)展存在的挑戰(zhàn)與發(fā)展建議

盡管目前國(guó)內(nèi)整體發(fā)展態(tài)勢(shì)不錯(cuò)，已取得了一系列突破性的進(jìn)展，但石墨烯行業(yè)還存在一些亟待解決的問(wèn)題制約著其實(shí)際推廣應(yīng)用。石墨烯基超級(jí)電容器的市場(chǎng)化過(guò)程依然面臨種種困難與挑戰(zhàn)，如何將科研人員豐碩的研究成果，有效轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品是其市場(chǎng)化的主要瓶頸。石墨烯基超級(jí)電容器未來(lái)發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)可總結(jié)為：①在材料制備上，缺乏經(jīng)濟(jì)、可控的方法大批量制備質(zhì)量、面積、層數(shù)可控的石墨烯材料；②在生產(chǎn)過(guò)程中，電極、電容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與控制以及后期的超級(jí)電容器實(shí)際安裝過(guò)程中的安全性問(wèn)題；③在實(shí)際服役過(guò)程中，石墨烯片層的團(tuán)聚問(wèn)題嚴(yán)重制約石墨烯基電極材料性能的發(fā)揮。

綜合考慮石墨烯基超級(jí)電容器的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的關(guān)鍵問(wèn)題以及市場(chǎng)發(fā)展的需求，筆者認(rèn)為未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)石墨烯基超級(jí)電容器的發(fā)展將把以下幾個(gè)方面作為主要的攻關(guān)方向。

（1）鑒于不同結(jié)構(gòu)的石墨烯基電極材料呈現(xiàn)出的物理、力學(xué)和化學(xué)性能存在極大的差異，進(jìn)而影響超級(jí)電容式的能量存儲(chǔ)性能。通過(guò)研究石墨烯基電極材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的關(guān)系，發(fā)展制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、電化學(xué)性能優(yōu)異的電極結(jié)構(gòu)的技術(shù)仍是優(yōu)化石墨烯基超級(jí)電容器性能的主要方向。

（2）對(duì)于法拉第贗電容超級(jí)電容器，石墨烯納米復(fù)合電極在電化學(xué)過(guò)程中，材料結(jié)構(gòu)和材料界面相互作用對(duì)法拉第過(guò)程具有重要的影響，澄清界面間相互作用的反應(yīng)機(jī)理對(duì)于加速優(yōu)化石墨烯在法拉第贗電容器中的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要，是一項(xiàng)亟待解決的難題。

（3）近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，柔性電子器件得到快速發(fā)展，亟需可變形的柔性?xún)?chǔ)能器件為其提供動(dòng)力支撐。得益于石墨烯優(yōu)異的性能，石墨烯基超級(jí)電容器在柔性電子器件領(lǐng)域呈現(xiàn)出特有的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)化石墨烯基超級(jí)電容器及其電極結(jié)構(gòu)是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。

此外，政府部門(mén)在串聯(lián)科研院所、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用專(zhuān)家、企業(yè)與消費(fèi)市場(chǎng)，加速石墨烯基超級(jí)電容器的市場(chǎng)化步伐的過(guò)程中應(yīng)起到橋梁與紐帶作用。同時(shí)，政府部門(mén)政策調(diào)控在規(guī)范石墨烯基超級(jí)電容器市場(chǎng)發(fā)展中起著無(wú)可替代的作用，對(duì)于未來(lái)石墨烯基超級(jí)電容器技術(shù)的推進(jìn)影響深遠(yuǎn)。政策調(diào)控與支持是促使石墨烯基超級(jí)電容器從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)產(chǎn)品應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的市場(chǎng)化過(guò)程的加速器。

四、結(jié)語(yǔ)

在全球能源危機(jī)、環(huán)境惡化不斷加劇的背景下，新型能源存儲(chǔ)器件的研究意義重大，研究石墨烯基超級(jí)電容器是實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)壽命超級(jí)電容器的主要方向之一，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景和遠(yuǎn)大的戰(zhàn)略意義。目前，中國(guó)已成為石墨烯研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)最為活躍的國(guó)家之一。各級(jí)政府也對(duì)石墨烯表現(xiàn)出極大的興趣，初步形成了政府、科研機(jī)構(gòu)、研發(fā)和應(yīng)用企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的“政產(chǎn)學(xué)研用資”合作對(duì)接機(jī)制。但是，從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，目前石墨烯基超級(jí)電容器相關(guān)技術(shù)更多地集中在高校和研究院所，離產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走，國(guó)家應(yīng)推動(dòng)高校和企業(yè)的銜接，大力推動(dòng)石墨烯基超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。