石墨烯：一种有应用前景的电化学储能材料∣Science Bulletin综述
Sci. Bull. 综述
Science Bulletin 2017年第10期最新发表了以“Graphene: a promising 2D material for electrochemical energy storage”为题的综述，介绍了石墨烯材料在不同种类电化学储能器件应用的近期研究进展。
Dong Yanfeng（董琰峰）, Wu Zhong-Shuai（吴忠帅）, Ren Wencai（任文才）, Cheng Hui-Ming（成会明）, Bao Xinhe（包信和）.
Graphene: a promising 2D material for electrochemical energy storage.
Sci. Bull., 2017, 62(10):724-740
DOI: 10.1016/j.scib.2017.04.010
当今世界，能源和环境的可持续发展是全世界共同关心的问题。随着传统化石能源储量的持续减少和全球环境问题的日益凸显，研发高效、环保、低成本的新型能源存储器件是解决能源问题最为重要的途径之一。电化学储能器件（EESDs）能够有效将化石能源或可再生能源通过能量转化以电化学能的形式储存，并在工作时提供清洁能源，其高效运作的关键核心在于电极材料的合理设计与优化以及器件构型的创新。
石墨烯是由碳原子以sp2杂化方式形成的单原子层薄膜，具有独特的二维结构、良好机械性能、高导电性及高理论比表面积（2620m2/g）等优异物理性质，已被证明了是一种非常有应用前景的电化学储能材料。
目前，通过自上而下或自下而上的策略可以制备出不同品质的石墨烯。一般而言，自上而下策略是基于石墨的各种剥离方法，如微机械剥离、氧化-剥离-还原、液相插层剥离及固相剥离（如球磨法），而自下而上策略主要有结构明确的有机小分子有机合成法和化学气相沉积法。需要注意的是，不同的制备方法所得石墨烯产品在层数、尺寸、形状、褶皱、缺陷和官能团方面有巨大不同，从而表现出不同的表观性质与电化学性能。因此，采用合适的物理或化学手段获得结构和形貌可调控孔石墨烯、掺杂石墨烯、石墨烯复合材料等，可有效增强其电化学性能。
重要的是，不同维度、不同尺度的石墨烯宏观体，包括一维纤维、二维薄膜和三维泡沫或网络，不仅能够有效保持石墨烯本征的优良性质，而且在宏观尺度上赋予石墨烯产品多样新颖性质和功能，进而在石墨烯基电化学储能器件中显示出多种特定集成功能或协同效应。在传统的锂离子电池（LIBs）和超级电容器（SCs），下一代高比能锂硫（Li-S）和锂氧（Li-O2）电池，以及未来可穿戴、柔性化、微型化储能器件，如微型超级电容器（Micro-SCs）中具有重要的应用潜力。尽管石墨烯在EESDs基础和应用研究中已在全球范围内有大量报道，但将石墨烯材料最终应用到EESDs仍面临很大的挑战。
本文综述了石墨烯材料在不同种类电化学储能器件应用的近期研究进展，包括锂（钠）离子电池、超级电容器、微型超级电容器、高比能锂空气电池和锂硫电池。主要探讨了石墨烯孔结构、掺杂、组装、杂化和功能化在提高储能器件电化学性能的重要性。
重点阐述了石墨烯在EESDs中三种不同重要角色：
（1）作为一种优异的电化学活性材料；
（2）一种超薄的柔性基底材料；
（3）非活性导电添加剂。
此外，本文特别强调了石墨烯在构筑不同维度、不同尺度石墨烯宏观体材料，包括石墨烯纤维、石墨烯薄膜和三维网络材料，及其特殊功能的新型储能器件，如柔性化、微型化超级电容器方面的巨大潜力。
最后，作者简要探讨了石墨烯在电化学储能方面所面临的机遇与挑战。
综述结构总览图
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