Какво представляват графеновите батерии

Може би в много близко бъдеще хегемонията на литиево-йонните батерии ще приключи, защото на сцената излиза нов тип батерия - графен. Затова нека разгледаме по-отблизо графеновите батерии и ще разберем какви свойства имат и защо са толкова добри.

Какво е графен

Първо, нека кажем няколко думи за материал като графен. Този материал е изкуствено получен през 2004 г. от руски учени и представлява подобна на филм структура, образувана от въглеродни атоми.

Най-просто казано, графенът е равнината на графита, отделена от общата структура на материала. В този случай атомите са подредени така, че да се образува хексагонална кристална решетка.

В този случай образуваното вещество е толкова плътно, че има повишена степен на твърдост и колосален запас на топлопроводимост.

В този случай електроните могат свободно да се движат по структурата на филма, което отваря широки перспективи за въвеждането на нов материал в полупроводникови вериги.

Графен и батерии

Първата област, в която е решено да се използва графен, е производството на автомобилни батерии.

При първите експерименти графенът се комбинира с литий, но както показва практиката, това се оказва погрешно решение. Това е така, защото литийът е изключително агресивно вещество и литият експлодира при контакт с вода.

Поради това те отказаха да инсталират такива модификации на батерии върху електрически превозни средства, тъй като в случай на авария и повреда на акумулатора имаше много голяма вероятност от пожар.

Също така, за производството на такива батерии е необходимо голямо количество литий, а това е скъп метал.

Затова беше решено да се търси алтернатива на лития и бяха намерени две възможности едновременно:

1. Американски модел. Според нея източникът на реакцията вече е кобалт-литий и композитен катод от силициеви и графенови плочи.

2. Руски модел. Където се използва магнезиево-графенова модификация, където анодът на литиевата сол е успешно заменен с магнезиев оксид (много по-често и по-евтино вещество).

Но въпреки различните подходи, предимствата и недостатъците на графеновите батерии са идентични.

Плюсове и минуси на графеновите батерии

Ако сравним класическите литиево-йонни батерии с графен, последните са снабдени със следните предимства:

- Графенът се произвежда от лесно достъпни и евтини суровини.

- Произведеният материал е много лек. Така че един квадратен метър графен тежи само 1 грам и това ви позволява значително да намалите масата на батерията.

- Еколозите могат да спят добре, тъй като графенът е екологичен.

- Графенът има повишена якост и водоустойчивост.

- Повредените повърхности лесно се възстановяват.

- Проводимостта на графен е значително по-висока от тази на всеки друг проводник (разбира се, в момента).

- Повишен специфичен капацитет. Например, автомобил с инсталирана графенова батерия е способен да измине до 1000 километра с едно зареждане. километри.

- Капацитетът на графеновите батерии не намалява поради чести цикли на разреждане и зареждане.

- Пълното време за зареждане е само 8 минути.

Както можете да видите, предимствата са само вагон и малка количка, но има и недостатъци, а именно:

- Графенът има доста ниска плътност, така че все още има значителни ограничения за употребата му. Например, мобилен телефон с графенова батерия би бил обемист.

Как работи графеновата батерия

Всъщност структурата на графеновата батерия не се различава много от структурата на литиево-йонната батерия с твърд електролит. Единственото нещо е, че в случай на графен, катодът е направен от въглищен кокс, поради факта, че неговият химикал. съставът е близък до чистия въглерод, а графитът се заменя с графен.

За да увеличат капацитета на батерията, инженерите добавиха силициеви секции между графеновите слоеве. И за да се увеличи скоростта на зареждане, в графеновите плочи бяха направени малки отвори с диаметър 15-20 нанометра.

Това е всичко, в противен случай това е обикновена батерия.

Заключение

Без съмнение графеновите батерии все още ще намерят своята ниша и е напълно възможно те напълно да заменят литиево-йонните батерии от пиедестала им, но докато не излязат на широкия пазар, е рано да се говори за това. Е, ако статията ви е харесала, тогава вдигнете палци и се абонирайте. И още по-интересно и полезно можете да намерите на моя сайт, където статиите са публикувани малко по-рано.