Графеновые аккумуляторы. Что они из себя представляют и почему за ними будущее
Батареи смартфонов довольно технологичны в наши дни. Но есть одна вещь, которую потребители никак не могут получить — увеличение времени автономной работы батареи.
Разве не было бы замечательно, если бы наши телефоны работали в течение двух или трех полных дней интенсивного использования с одной зарядкой? С графеновыми аккумуляторами это может быть осуществимо.
Графеновые аккумуляторы пока не применяются в смартфонах и других гаджетах, но технология развивается семимильными шагами. В будущем графен может стать материалом, который заменит литий, от которого индустрия электроники столь зависима.
Несмотря на то, что мы все еще далеки от коммерциализации графеновых технологий, в том числе аккумуляторов, все же стоит знать чем эта технология может помочь в будущем.
В данной статье вы сможете найти почти все, что связано с графеновыми аккумуляторами.
Графеновый аккумулятор – что это?
Прежде чем углубиться в тему графеновых аккумуляторов, стоит быстро вспомнить, что такое графен и как он работает.
Вкратце, графен представляет собой совокупность атомов углерода, тесно связанных в гексагональную или сотовую структуру. Что делает графен таким уникальным, так это то, что данная структура имеет толщину всего в один атомный слой, что делает графеновый слой двумерным.
Эта двумерная структура обладает очень интересными свойствами, включая превосходную электро и теплопроводность, высокую гибкость, прочность и малый вес. Что нас особенно интересует, так это проводимость электричества и тепла, которая на самом деле превосходит медь — самый проводящий металлический элемент.
Суперконденсаторы обеспечивают работу аккумуляторов, которые дольше служат и заряжаются практически мгновенно
Когда дело доходит до аккумуляторов, возможности графена могут быть использованы разными способами. Идеальное использование графена в качестве батареи — это «суперконденсатор». Суперконденсаторы накапливают ток точно так же, как и обычная батарея, но могут невероятно быстро заряжаться и разряжаться.
Нерешенный проблема с графеном заключается в том, как экономически массово изготовить сверхтонкие листы для использования в батареях и других технологиях. Затраты на производство в настоящее время чрезмерно высоки, но исследования помогают сделать графеновые батареи более доступными.
Графен против лития
Как и в литий-ионных (Li-ion), в графеновых батареях используются две проводящие пластины, покрытые пористым материалом, погруженные в раствор электролита. Но хотя их внутренняя структура очень похожа, две батареи обладают разными характеристиками.
Графеновые аккумуляторы предлагает более высокую электропроводность, чем литий-ионные. Это в свою очередь позволяет быстрее заряжать элементы.
Это особенно полезно, например, для электромобилей или обратной зарядки. Высокая теплопроводность также означает, что батареи меньше нагреваются, продлевая срок службы даже в тесных корпусах.
Графеновые батареи также легче и тоньше, чем современные литий-ионные аккумуляторы. Иными словами производитель сможет поставить большие батареи при этом не испытывая нехватку места.
Литий-ионный аккумулятор накапливает до 180 Вт/ч энергии на килограмм, а графен — до 1000 Вт/ч на килограмм.
Наконец, графен безопаснее. Хотя литий-ионные аккумуляторы и сейчас безопасны, но мы можем вспомнить как минимум десяток крупных инцидентов, например с Galaxy Note 7.
Перегрев, перезарядка или деформация могут вызвать химический дисбаланс в литий-ионных батареях, что может привести к пожару. Графен в этом плане гораздо более стабилен, гибок и прочен, более устойчив к таким проблемам.
Литий-ионные аккумуляторы могут использовать графен для улучшения характеристик катодного проводника. Они известны как гибриды оксида графена и металла.
Гибридные батареи обеспечивают меньший вес, более быстрое время зарядки, большую емкость и длительный срок службы. Первые потребительские графеновые батареи, вероятно, будут гибридами.
Как графеновые аккумуляторы помогут смартфонам
Смартфоны которые в будущем получат графеновые аккумуляторы вполне смогут продемонстрировать преимущества изложенные выше.
Будущие смартфоны, работающие на графеновых батареях, продемонстрировали бы преимущества, изложенные выше.
Устройства будут заряжаться еще быстрее, время работы от батареи легко сможет составить больше двух или даже трех дней работы, бонус станет снижение веса, а также это позволит сделать смартфон тоньше.
Графен поможет увеличить емкость аккумуляторов до 60%, кроме того мы помним что графеновые батареи будут холоднее, что положительно скажется на сроке службы.
Кроме того, графеновые батареи позволят смартфонам заряжать другие устройства также быстро, как если бы мы заряжали гаджет с помощью обычного зарядного устройства.
Хотя технология еще не представлена в коммерческих устройствах и производители не торопятся ставить их в свои устройства, мы можем сделать вывод, что графеновые батареи требуют доработку, но в тоже время есть практически достоверная информация, что Huawei все же поставят графеновую батарею в Huawei P40.
