原理
石墨烯電池石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時間(小時、天數)和產生電壓的關係。實驗製成電路其中包含LED，用電線連線到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copper chloride)溶液中，進行觀察。LED燈亮了。實際上，他們需要6個石墨烯電路，形成串聯，這樣就可產生所需的2V，使LED燈發亮，就可以得到這個圖片。
這裡發生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時，碰撞會產生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結合，也可以穿過石墨烯，進入電路。
流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向於穿過石墨烯表面，而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的，”徐子涵說。
因此，這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超音波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是，還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流，就像普通的電池。
其他人也在石墨烯中產生過電流，但只是讓水流過它，所以這並不真的使人吃驚，移動的離子也可以產生這樣的效果。這預示著清潔的綠色電池，只依靠環境熱量驅動。
國外發展
美國俄亥俄州的Nanotek儀器公司利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出一種新的電池。這種新的電池可把數小時的充電時間壓縮至短短不到一分鐘。分析人士認為，未來一分鐘快充石墨烯電池實現產業化後，將帶來電池產業的變革，從而也促使新能源汽車產業的革新。
新型石墨烯電池實驗階段的成功，無疑將成為電池產業的一個新的發展點。電池技術是電動汽車大力推廣和發展的最大門檻，而目前的電池產業正處於鉛酸電池和傳統鋰電池發展均遇瓶頸的階段，石墨烯儲能設備的研製成功後，若能批量生產，則將為電池產業乃至電動車產業帶來新的變革。
由於其獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學家甚至預言其將“徹底改變21世紀”。曼徹斯特大學副校長Colin Bailey教授稱：“石墨烯有可能徹底改變數量龐大的各種套用，從智慧型手機和超高速寬頻到藥物輸送和計算機晶片。”
美國加州大學洛杉磯分校的研究人員就開發出一種以石墨烯為基礎的微型超級電容器，該電容器不僅外形小巧，而且充電速度為普通電池的1000倍，可以在數秒內為手機甚至汽車充電，同時可用於製造體積較小的器件。
微型石墨烯超級電容技術突破可以說是給電池帶來了革命性發展。目前主要製造微型電容器的方法是平板印刷技術，需要投入大量的人力和成本，阻礙了產品的商業套用。而現在只需要常見的DVD刻錄機，甚至是在家裡，利用廉價材料30分鐘就可以在一個光碟上製造100多個微型石墨烯超級電容。
正是看到了石墨烯的套用前景，許多國家紛紛建立石墨烯相關技術研發中心，嘗試使用石墨烯商業化，進而在工業、技術和電子相關領域獲得潛在的套用專利。歐盟委員會將石墨烯作為“未來新興旗艦技術項目”，設立專項研發計畫，未來10年內撥出10億歐元經費。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來幾十年里可以從實驗室進入生產線和市場。
中國進展
中國在石墨烯研究上也具有獨特的優勢，從生產角度看，作為石墨烯生產原料的石墨，在中國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產和大尺寸生產是阻礙石墨烯大規模商用的最主要因素。利用化學氣相沉積法成功製造出了國內首片15英寸的單層石墨烯，並成功地將石墨烯透明電極套用於電阻觸控螢幕上，製備出了7英寸石墨烯觸控螢幕。
中科院重慶綠色智慧型技術研究院的研究人員在展示單層石墨烯產品的超強透光性和柔性。
隨著研究的不斷深入，技術難題的接連攻克，套用範圍也在不斷拓寬，相信石墨烯器件時代已為期不遠，現在也可以期待一下這一“21世紀的神奇材料”會帶來怎樣的驚喜。
2016年12月1日，華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布鋰離子電池領域取得重大研究突破。實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10°C，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。華為稱之為業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。
石墨烯基高溫鋰離子電池技術突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性；同時，採用新型材料石墨烯，可實現鋰離子電池與環境間的高效散熱。
社會意義
這一研究成果將給通信基站的儲能業務帶來革新。在炎熱地區使用該高溫鋰離子電池的外掛基站工作壽命可達4年以上。適用於非洲、中東、東南亞等常年氣溫較高、停電較頻繁地區的通信基站備電，特別是壁掛式基站、刀片式站點等體積小、戶外運行的基站，降低基站占地面積，節省成本；同時減少基站的維護和使用成本。
石墨烯基鋰離子電池也將助力電動車在高溫環境下持久續航，以及無人機高溫發熱下的安全飛行。無人機飛行中，放電功率大、產熱量大，工作溫度一般達到55°C左右，對電池的高溫特性要求高。電動車的安全性要求苛刻，尤其在炎熱、暴曬、加速行駛等極限工作情況下，對電池的高溫穩定性提出了挑戰。
華為高溫電池通過UL全球標準安全認證測試，在某些安全關鍵特性上，甚至優於安全標準。比如在高溫90°C及針刺等極端破壞條件下，可依然正常工作，甚至在超高溫150°C下也不起火不爆炸。但華為還未透露，高溫電池商用化時間。
套用
隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產業化套用步伐正在加快，基於已有的研究成果，最先實現商業化套用的領域可能會是移動設備、航空航天、新能源電池領域。消費電子展上可彎曲螢幕備受矚目，成為未來移動設備顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊，作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。有數據顯示2013年全球對手機觸控螢幕的需求量大概在9.65億片。到2015年，平板電腦對大尺寸觸控螢幕的需求也將達到2.3億片，為石墨烯的套用提供了廣闊的市場。韓國三星公司的研究人員也已製造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏，相信大規模商用指日可待。另一方面，新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領域。之前美國麻省理工學院已成功研製出表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板，可極大降低製造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼設備中套用。另外，石墨烯超級電池的成功研發，也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產業的發展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業的套用鋪就了道路。
由於高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的套用優勢也是極為突出的。前不久美國NASA開發出套用於航天領域的石墨烯感測器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、太空飛行器上的結構性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在套用上也將發揮更重要的作用。
