储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。以风力发电和太阳能光伏发电为代表的新能源具有随机性、间歇性和波动性，其大规模接入电网将给电网调峰、运行控制和供电质量等带来巨大挑战，储能技术的应用将大幅提高电网有效利用可再生能源的能力。

储能系统由电池、电器元件、机械支撑、热管理系统、双向储能变流器、能源管理系统以及电池管理系统共同组成。电池的使用寿命对于储能系统至关重要，而决定电池使用寿命的关键技术就是储能材料的创新。在锂电池的材料成本构成中，电极材料约占据４５％～６１％，而超级电容器的电极材料成本更是占整个材料成本的７０％以上。同时锂离子电池的能量密度、循环性能、倍率性等电性能主要取决于电池的电极材料。锂离子电池能量密度达到《中国制造２０２５》的要求，需要在正极材料上进

行比较大的技术变革以及负极材料上进一步开展研究，石墨烯基电极材料的研究是提高锂离子电池理论容量、解决超级电容器能量密度低的关键技术路线。

石墨烯优异的力学和物理性能使其成为理想的储能材料。作为一种二维碳纳米材料，石墨烯具有较大的比表面积、良好的导电性和导热特性，经常用作锂离子电池材料与超级电容器材料。我国天然石墨储量丰富，但适合制作石墨烯的天然大鳞片石墨相对较少，不足５００万ｔ。此外，天然石墨直接用作电极材料时，对电解质敏感、大电流充放电性能差。且放电过程中，由于电解质或有机溶剂的化学反应，在负极表面将会形成一层固体电解质界面膜。另外，随着锂离子的插入和脱插，石墨片层体积不断的膨胀和收缩，易造成石墨粉化，因此天然石墨的不可逆容量较高，循环寿命需要进一步提高。而人造石墨与电解液的相容性好，充放电性能和循环性能良好，可逆充电容量达到３５０ｍＡ·ｈ／ｇ，不可逆容量远低于天然石墨。且在性能相差不大，生产工艺相似的前提下，人造石墨的原材料价格比天然石墨低一半以上，因此在实际应用中，更侧重于使用人造石墨。

目前，石墨烯材料或高性能储能用碳材料受限于原材料与制备工艺，成本较高，市场价格昂贵。因此，低成本、宏量制备技术的开发是石墨烯储能应用的关键。本文主要介绍石墨烯在锂离子电池与超级电容器的应用情况，以及石墨烯制备技术的现状。