石墨烯是一層薄薄的純碳，緊密地包裹在一個六角形的蜂窩晶格中並結合在一起。它被廣泛認為是一種“神奇的物質”，因為它具有豐富的驚人特性：它是人類所知的最薄的原子厚度的化合物，也是最著名的導體。它還具有驚人的力量和光吸收特性，甚至被認為無汙染和可持續發展，因為碳在自然界和人體的一部分是廣泛存在的。

石墨烯通常被認為是超級電容器中活性炭的替代品，部分原因是它的相對錶面積較高(比活性炭更大)。表面積是電容的限制之一，高的比表面積意味著更好的靜電電荷儲存。此外，石墨烯基超級電容器將利用其輕質性質、彈性效能和機械強度。

據說以石墨烯為基礎的超級電容器儲存的能量幾乎與鋰離子電池一樣多，在幾秒鐘內充電和放電，並在數萬個充電週期內保持這些能量。實現這一目標的方法之一是使用一種具有較大內部表面積的高度多孔的石墨烯(通過將石墨烯粉末裝入硬幣形狀的細胞中，然後將其乾燥並按下)。

什麼是超級電容器？

超級電容器，也稱為EDLC(電雙層電容器)或超電容器，與普通電容器不同，因為它們能儲存大量的能量。

基本電容器通常由兩個金屬板組成，由絕緣體(如空氣或塑料薄膜)隔開。在充電過程中，電子聚集在一個導體上，然後離開另一個導體。一方獲得負電荷，而另一方則產生正電荷。絕緣體干擾負電荷對正電荷的自然拉力，這種張力產生電場。一旦給電子一條通向另一邊的路徑，就會發生放電。

超級電容器還包含兩個金屬板，只塗上一種稱為活性炭的多孔材料。它們浸泡在由溶解在溶劑中的正負離子組成的電解質中。一個板塊是正的，另一個是負的。在充電過程中，電解液中的離子聚集在每個碳塗層板的表面.超級電容器也將能量儲存在兩個相對帶電粒子之間形成的電場中，但它們的電解液中的正負離子數量是均勻分散的。因此，在充電期間，每個電極最終具有兩層電荷塗層(電雙層)。

電池和超級電容器

不像電容器和超級電容器，電池在化學反應中儲存能量。這樣，離子就被插入到電極的原子結構中，而不是像超級電容器那樣依附在電極上。這使得超級電容器(和儲存能量一般不發生化學反應)能夠比電池更快地充電和放電。由於超級電容器不像化學反應電池那樣遭受相同的損耗，所以它可以再經歷數十萬次的充放電迴圈。

與普通電容器相比，超級電容器具有較高的儲能能力，但在該領域仍落後於電池。超級電容器通常比電池更昂貴。從技術上講，用超級電容器代替手機的電池是可能的，而且充電速度會快得多。唉，它不會長期充電的。超級電容器是非常有效的，但是，在接受或提供一個突然的能量激增，這使他們成為一個合適的合作伙伴電池。內燃機、燃料電池、蓄電池等一次能源作為一種連續的低功率電源工作良好，但由於排放和充電緩慢，不能有效地處理峰值功率需求或回收能源。超級電容器在峰值功率需求期間提供快速的能量爆發，然後快速儲存能量並捕獲否則丟失的多餘能量。在電動汽車的例子中，超級電容器可以提供加速所需的動力，而電池提供範圍並在浪湧之間給超級電容器充電。

普通超級電容器應用

目前，超級電容器被用於從再生制動系統中獲取電力和釋放動力，以幫助混合動力汽車加速，在起動/停止系統中提供曲柄功率和電壓穩定，為汽車應用提供後備和峰值功率，在發生電力故障時協助加速列車，開啟飛機門，幫助提高葉片間距系統的能量網格的可靠性和穩定性，捕獲能量並提供突發功率以協助提升操作，在電力故障和啟動備用電力系統(如柴油發電機或燃料電池)之間向資料中心提供能量，併為可再生裝置的輸出提供能量儲存，並提高電網穩定性。

石墨烯超級電容器商業化

石墨烯超級電容器已經上市，包括Skeleton Technology, the CRRC, ZapGoCharger, Angstron Materials and Sunvault Energy正在開商業化的解決方案。