石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的二維納米材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)和化學(xué)性能，被譽(yù)為“新材料之王”。石墨烯在電池領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是利用其高比表面積、高電子遷移率、高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)等特點(diǎn)，來(lái)提高電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全性。目前，石墨烯電池主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是將石墨烯作為鋰離子電池的正負(fù)極或電解液的添加劑，以改善電極材料的結(jié)構(gòu)和性能；另一類(lèi)是將石墨烯作為超級(jí)電容器的電極材料，以實(shí)現(xiàn)高比容量和高功率輸出。

日本和中國(guó)都是石墨烯電池技術(shù)的重要推動(dòng)者和參與者，但在技術(shù)水平和應(yīng)用領(lǐng)域上有著明顯的差距。日本石墨烯電池技術(shù)主要集中在鋰離子電池的正負(fù)極或電解液方面，以提高鋰離子電池的性能和安全性。例如，日本東芝公司開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯作為陽(yáng)極材料的鋰離子電池，稱(chēng)為SCiB（Super Charge ion Battery），具有充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，適用于汽車(chē)、工業(yè)和家庭等領(lǐng)域。日本旭化成公司開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯作為正極材料的鋰離子電池，稱(chēng)為L(zhǎng)ithium Ion Capacitor（LIC），具有能量密度高、功率密度高、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，適用于混合動(dòng)力汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。日本理化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯作為電解液添加劑的鋰離子電池，可以有效抑制鋰金屬負(fù)極上的鋰枝晶生長(zhǎng)，提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性和安全性。

中國(guó)石墨烯電池技術(shù)主要集中在超級(jí)電容器方面，以實(shí)現(xiàn)高比容量和高功率輸出。例如，中國(guó)科學(xué)院寧波材料所劉兆平團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯封裝硅氧化物的復(fù)合負(fù)極材料，可以有效抑制硅基負(fù)極的體積膨脹和容量衰減，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)循環(huán)壽命高能量密度鋰離子電池，并獲得了2020年未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)想征集與挑戰(zhàn)賽中長(zhǎng)循環(huán)壽命高能量密度鋰離子電池極限挑戰(zhàn)類(lèi)參賽項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，并實(shí)現(xiàn)310 Wh/kg動(dòng)力電池裝車(chē)應(yīng)用示范。

中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所李延輝團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯作為電極材料的超級(jí)電容器，可以實(shí)現(xiàn)高比容量、高功率密度、高循環(huán)穩(wěn)定性和高溫適應(yīng)性，適用于電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院王光輝團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯作為電極材料的柔性超級(jí)電容器，可以實(shí)現(xiàn)高比容量、高功率密度、高柔性和高穩(wěn)定性，適用于可穿戴設(shè)備、智能紡織品等領(lǐng)域。

從上述對(duì)比可以看出，日本石墨烯電池技術(shù)雖然在鋰離子電池方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但在超級(jí)電容器方面明顯落后于中國(guó)。中國(guó)石墨烯電池技術(shù)在超級(jí)電容器方面有著突出的創(chuàng)新和應(yīng)用，不僅在實(shí)驗(yàn)室層面取得了重大突破，而且在產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化方面也取得了顯著進(jìn)展。中國(guó)石墨烯電池技術(shù)的發(fā)展得益于國(guó)家的政策支持、科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)積累、企業(yè)的市場(chǎng)需求和社會(huì)的公眾認(rèn)知。相比之下，日本石墨烯電池技術(shù)的發(fā)展受到了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的飽和、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的壓力、技術(shù)創(chuàng)新的缺乏和社會(huì)的保守態(tài)度的影響。

因此，可以說(shuō)，在同樣起步的情況下，日本石墨烯電池技術(shù)已經(jīng)被中國(guó)石墨烯電池技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在身后。中國(guó)石墨烯電池技術(shù)不僅在技術(shù)水平上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，而且在應(yīng)用領(lǐng)域上也有著廣闊的前景。中國(guó)石墨烯電池技術(shù)有望成為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)等新能源領(lǐng)域的重要推動(dòng)力，為我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。