Графен срещу литиево-йонна - кои батерии са по-ефективни
В днешно време технологията за батерията на смартфона е доста добра. Единственото нещо, което никога не може да задоволи потребителите, е животът на батерията. Ето защо се появиха графеновите батерии, които се конкурират с литиево-йонните, обичайните телефонни батерии.
Графен срещу литий-йон: Какви свойства притежава графенът и как би могъл да се използва в батериите
Като начало, графенът е тясно свързан състав на въглеродните атоми в шестоъгълна структура. Особеното при този състав е, че структурата има само един дебел атомен слой. Помага да се направи двуизмерен лист графен.
2D структурата произвежда много интересни свойства, като отлична електрическа и топлопроводимост, висока гъвкавост и ниско тегло. Също така електрическата и топлопроводимостта превъзхождат медта, най-проводимият метален елемент.
Що се отнася до батериите, възможностите на графена могат да се използват по много начини. Идеалното използване на графен като батерия е това на суперкондензатор. Суперкондензаторите съхраняват ток точно като обикновена батерия, но могат да се зареждат и разреждат много бързо.
Все още няма начин да се използва графен под формата на тънки листове, който да се използва в батерии и други технологии. Понастоящем производствените разходи за това са доста високи. Изследванията на тази технология обаче продължават.
Samsung обяви през 2017 г. откриването на „графенова топка“, но оттогава и досега не се чува нищо. Съвсем наскоро Tesla показа голям интерес към тази технология за производство на автомобилни батерии. Понастоящем графеновите батерии все още не са налични. В бъдеще обаче той може да замени литиево-йонните батерии.
Графен срещу литиево-йонни батерии
Графенът използва две проводими плочи, покрити с порест материал и потопени в електролитен разтвор, както и литиево-йонни батерии. Въпреки че вътрешният състав на графен и литий-йон е сходен, те представляват различни предимства за телефоните.
Графеновите батерии са по-леки и по-тънки от днешните литиево-йонни батерии. Това означава, че в бъдеще бихме могли да имаме по-малки и по-тънки устройства или по-голям капацитет, без да е необходимо допълнително пространство. Освен това графенът има по-висок капацитет. Литиево-йонният може да съхранява до 180Wh енергия/kg, докато графенът съхранява до 1000Wh/kg.
Графенът е по-безопасен от литиево-йонния. Докато литиево-йонните батерии имат много добър рекорд за безопасност, имаше няколко големи инцидента, свързани с отказ на някои продукти.
Прегряването, презареждането и перфорацията могат да причинят химически дисбаланс в литиево-йонните батерии, които могат да доведат до пожари. Графенът е по-стабилен, по-гъвкав и по-устойчив в такива ситуации.
Има възможност да имате и двете. Литиево-йонните батерии могат да използват графен за подобряване на работата на катодни проводници. Известни са като графен-метални оксидни хибриди.
Хибридните батерии водят до по-ниско тегло, по-бързо време за зареждане, по-дълъг капацитет за съхранение и по-дълъг живот на батерията. Първите графенови батерии, които могат да се използват от потребителите, всъщност биха могли да бъдат хибридни батерии.
Какво могат да означават графеновите батерии за телефони
Бъдещите терминали с графенови батерии може да имат по-кратък период на зареждане. Животът на батерията може да отнеме приблизително два дни. Устройствата също могат да бъдат по-тънки и леки. Преминаването от литий-йон към графен може да осигури до 60% капацитет в сравнение с литиево-йонни батерии със същия размер.
С по-добро разсейване на топлината, по-хладните батерии могат да удължат живота на устройството. Няма да е необходимо да подменяте батерията, за да поддържате телефона си работещ.
Освен това, графеновите батерии ще позволят на телефоните да бъдат по-тънки или ще осигурят по-голям капацитет на батерията, като същевременно запазят сегашните си пропорции.
Друг интересен аспект е бързото зареждане от едно устройство на друго. С батерии, способни да издържат на висок ток и бърз капацитет за зареждане и разреждане, устройствата могат да се зареждат взаимно със значителна скорост.
Въпреки че технологията за графенови батерии все още е в зародиш и скоро няма да бъде широко достъпна, интересна перспектива е да се погледне бъдещето на телефони, устройства, превозни средства и други.