גרפן הוא חומר המורכב משכבה אחת של אטומי פחמן המסודרים בסריג משושה. יש לו מספר תכונות ייחודיות, לרבות מוליכות חשמלית גבוהה, חוזק מכני גבוה ויציבות כימית גבוהה, אשר הופכות אותו לחומר מבטיח לשימוש במגוון יישומים, לרבות אגירת אנרגיה.
שימוש פוטנציאלי אחד של גרפן באחסון אנרגיה הוא בסוללות. לגרפן שטח פנים גבוה והוא יכול להוליך חשמל במהירות, מה שהופך אותו למועמד טוב לשימוש כחומר אלקטרודה בסוללות. על ידי שימוש בגרפן כאלקטרודה, ייתכן שניתן יהיה לשפר את הביצועים והקיבולת של סוללות, כמו גם להפחית את גודלן ומשקלן.
ישנן מספר דרכים בהן ניתן להשתמש בגרפן בסוללות. אפשרות אחת היא להשתמש בגרפן כתחליף לחומרי אלקטרודה מסורתיים, כגון גרפיט. לגרפן יש שטח פנים ומוליכות גבוהים יותר מאשר גרפיט, מה שעלול להוביל לקיבולת גבוהה יותר ולטעינה מהירה יותר בסוללות.
אפשרות נוספת היא להשתמש בגרפן בשילוב עם חומרים אחרים ליצירת אלקטרודות מרוכבות. לדוגמה, ניתן לשלב גרפן עם חומרים מוליכים או פעילים אחרים, כגון תחמוצות מתכת או פולימרים, כדי ליצור אלקטרודות עם ביצועים ויציבות משופרים.
גרפן גם נחקר לשימוש בסוגים אחרים של טכנולוגיות אחסון אנרגיה, כגון קבלי-על ותאי דלק. ביישומים אלה ניתן להשתמש בגרפן כדי לשפר את הביצועים והיעילות של המכשירים, כמו גם להפחית את גודלם ומשקלם.
למרות היתרונות הפוטנציאליים של שימוש בגרפן באחסון אנרגיה, עדיין יש אתגרים רבים שצריך להתגבר עליהם לפני שניתן יהיה לאמץ את החומר באופן נרחב ביישומים אלה. לדוגמה, יש חששות לגבי יכולת ההרחבה והעלות של ייצור הגרפן, כמו גם העמידות והיציבות של החומר לאורך זמן.
