簡而言之，石墨烯就是緊密結合成六邊形或蜂窩狀結構的碳原子組成。使石墨烯如此獨特的原因在于，該結構僅一個原子層厚，實質上使石墨烯片二維化。這種2D結構出現了非常有趣的特性，包括出色的導電性和導熱性，高柔韌性，高強度和低重量。在導電性和導熱性上，它優于銅（導電性最高的金屬元素）。

超級電容器可以使電池壽命更長，并且幾乎可以立即充電

在電池方面，石墨烯的功能可以用多種方式來應用。石墨烯作為電池的理想用途是作為超級電容器。超級電容器能夠像傳統電池相同存儲電流，也可以迅速地充電和放電。電子在石墨烯中的運動速度能達到光速的1/300，遠超于在一般導體里的運動速度，并且，石墨烯還有高傳導性、高比表積的特性，這些是它的優勢。

2016年，華為曾傳出石墨烯應用在電池上的消息，只是華為的石墨烯電池是在鋰離子電池中加入了一些石墨烯材料；2017年，三星就宣布其石墨烯球的突破，充電速度提升5倍，電池容量新增45%，但是目前石墨烯電池并未在任何三星手機設備上落地應用......

石墨烯的成本太高，高純石墨烯每克價格在1000元以上，尚未解決的問題是如何經濟地批量生產石墨烯用于電池和其他技術的超薄板。

石墨烯vs鋰離子

就像鋰離子電池相同，石墨烯電池使用兩個涂覆在多孔材料中并浸入電解質溶液中的導電板。但是，盡管它們的內部組成非常相似，但這兩款電池具有不同的特性。

石墨烯比鋰離子電池具有更高的電導率，充電和放電也會變得更快。例如，這關于汽車電池或快速設備間充電是非常有用的。高熱導也意味著電池運行溫度更低，即使是像智能手機這樣狹小的體積，也可以延長電池壽命。

石墨烯電池也比當今的鋰離子電池更輕，更薄，這意味著更小、更薄的規格和更大的容量，而無需額外的空間。鋰離子每千克最多可存儲180Wh能量，而石墨烯每千克最多可存儲1000Wh。

此外，石墨烯更安全。鋰離子電池內部的設計還是存在一點缺陷的，過熱，過度充電和刺穿會導致鋰離子電池失控的化學失衡，從而發生自燃或爆炸。石墨烯更加穩定，靈活和堅固。

鋰離子電池可以利用石墨烯來提高陰極導體的性能，這樣構成的混合電池可減輕重量，縮短充電時間，提高存儲容量并延長使用壽命。