Svarkin-spb.ru

Графеновый аккумулятор — новейшая технология

Графеновые аккумуляторы — будущее уже рядом

Сравнительно недавно Graphenano – компания из Испании продемонстрировала прототип графен-полимерного аккумулятора обладающего уникальной способностью – требуемое время его заряда в 3 раза меньше, чем для обыденных литий-ионных аккумуляторов. Конечно же успехи этой компании подхлестнули громадный интерес различных производителей, которые стали тотчас предвкушать все выгоды применения таких аккумуляторов.

Итак, что же такое графен?

Мы уже писали об графеновом аккумуляторе заряжаемом за несколько секунд и хотим напомнить, что графен представляет из себя углеродный кристалл в котором все атомы находятся на плоскости в виде шестиугольников. По другому можно выразиться так – графен это очень тонкий, эластичный, бесцветный лист углерода толщина которого составляет всего лишь один атом. Это очень прочный и энергоемкий материал. Нужно сказать, что впервые этот материал получили в 2007 г. советские ученые К. Новоселов и А. Гейм, которые уже сменили гражданство и живут в Великобритании.

В настоящее время исследовательские лаборатории многих стран заняты поиском наиболее простого способа получения графена и безусловно уже в ближайшее время будет выработан оптимальный вариант его производства, ведь все прекрасно понимают, что графен совершит революцию в электронике.

Основные преимущества графена

  • это самый тонкий материал из всего что существует на Земле, ведь его толщина всего лишь один атом;
  • его твердость выше алмаза;
  • графен характеризуется как материал с наивысшей подвижностью электронов среди всех известных материалов. Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами.
  • ну и самое интересное – графеновый проводник способен проводить электричество практически без потерь.

Что нам сулит применение графена?

Прежде всего графеновые аккумуляторы окажут громадное влияние на все сферы повседневной жизни. Для примера, удельная емкость литий-ионного аккумулятора применяемого в настоящее время, составляет 200 Вт/ч на 1 кг веса. Графеновый аккумулятор такого же веса имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Очевидно, что графеновая аккумуляторная батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке. Кроме всего прочего такие батареи можно зарядить менее чем за 10 минут. Конечно, чтобы достичь такой скорости заряда необходима мощная зарядная станция, но это уже не такая большая проблема.

Эра графеновых аккумуляторов способна кардинальным образом изменить все мировое автомобилестроение. В настоящее время потенциальных покупателей электромобилей зачастую пугает перспектива довольно небольшого пробега автомобиля от одной подзарядки и слишком долгий процесс заряда аккумуляторов. В самое ближайшее будущее все может очень сильно измениться и нас ждут весьма интересные девайсы способные заряжаться за несколько минут, а также графеновые электронные компоненты и другие наноматериалы, которые смогут сделать технологическую революцию в мире.

Литий-ионный против графена

Раньше вы заряжали телефон один раз в неделю. Конечно, это было тогда, когда все, что вы делали, были текстовые сообщения и звонили людям. Теперь, когда смартфоны постоянно увеличиваются в размерах, мощности и сложности, требования к аккумуляторам становятся гораздо более агрессивными.

Литий-ионные элементы справились с этой задачей, питая все современные смартфоны, планшеты и различные интеллектуальные устройства, но вам повезет, что вы получите более одного дня без подзарядки. Разнообразие энергозатратных устройств не имеет признаков ослабления и потенциально разрушительного воздействия, которое это окажет на и без того хрупкую среду, производители ищут новые, более эффективные способы подачи энергии на наши экраны. Одно имя, которое вырисовывается на горизонте — графен, и мы посмотрим, что этот революционный материал может принести на стол..

Читать еще:  Почему взрываются аккумуляторы?

Что такое графен?

Графен невероятен. Он был описан как «атомная проволочная сетка» из-за своей сотовой структуры, но это удивительное вещество имеет толщину всего в один атом. Это аллотроп углерода и обладает множеством удивительных свойств, которые вполне могут означать, что это новый удивительный материал, который можно использовать для самых разных целей..

Об этих чудесах размышляли в течение многих лет, с первоначальной концепцией, выдвинутой в 1947 году, но до 2004 года это вещество было изготовлено в виде единого слоя учеными Андре Геймом и Константином Новоселовым, заработав им Нобелевскую премию 2010 года за Физика в процессе.

Итак, что графен предлагает в практическом плане? Ну, так как материал невероятно прочный, легкий и может эффективно накапливать энергию, он предлагает идеальный баланс для нового типа батарей.

Является ли графен лучше литий-ионного?

Литий-ионная технология была чрезвычайно успешной для смартфонов, позволяя устройствам становиться невероятно мощными благодаря возможностям батарей сохранять энергию и доставлять ее безопасно и стабильно..

Проблема заключается в том, что литий-ионные элементы по-прежнему ограничены по продолжительности их работы, ухудшаются со временем (как вы будете знать, если вы будете хранить свои смартфоны более двух лет), и по-прежнему они физически велики по сравнению к тонкости, которой одержимы производители телефонов.

Новейшая технология быстрой зарядки означает, что вы можете вернуться к полной мощности из разряженного в течение часа или около того, но это также сказывается на здоровье батареи.

Перспектива графена заключается в том, что благодаря его способности не только эффективно проводить электричество и тепло, но также его прочности и чрезвычайной легкости, он может быть использован для создания аккумуляторов, которые обладают гораздо большей емкостью, чем современные литий-ионные модели. , но и перезарядить в доли времени.

Откройте смартфон сегодня (на самом деле, не делайте этого, поскольку все они теперь склеены), и вы увидите, что его батарея занимает большую часть объема. Если бы это можно было уменьшить за счет использования графена, то производители могли бы упаковать еще больше технологий в одно и то же пространство или уменьшить общий размер самого телефона, обеспечивая при этом более длительное время автономной работы и сверхбыструю зарядку..

Когда прибудут графеновые батареи?

В некотором смысле, графен уже вышел на рынок смартфонов. Huawei Mate 20 X, ниже, и Mate 30 Pro включают графеновую пленку в свою систему охлаждения, которая значительно снижает тепло даже при использовании в тяжелых играх — одно из других преимуществ материала.

Но, по слухам, первый смартфон с полностью графиновым аккумулятором поступит от Samsung в 2020 или 2021 году, возможно, в одной из его флагманских линейок Galaxy. Эван Бласс (@evleaks), технический блогер, которому часто удается приобрести точные порции новых продуктов, написал в Твиттере, что «Samsung надеется получить хотя бы одну трубку в следующем году или в 2021 году, как мне сказали, в которой будет графен». батарея вместо. Возможность полной зарядки менее чем за полчаса.

Читать еще:  Блок предохранителей на автомобиле «Ниссан-Альмера»

Это не удивительно, так как корейская компания уже впервые использовала графен в литий-ионных батареях для улучшения емкости и скорости зарядки..

Другие производители также изучают графен, и мы недавно рассмотрели новый Elecjet Powerbank, в котором используется композит с графеном, что означает, что его можно полностью зарядить за 18 минут, а затем дважды зарядить стандартный смартфон.

В то время как графен вряд ли будет широко распространен в следующем году или около того, обещание его многих чудес, похоже, придет в самое ближайшее время и может стать серьезным шагом вперед для мобильных технологий, а также в других секторах..

Нажмите здесь, чтобы получить лучшие предложения Samsung и коды ваучеров Samsung.

Графеновые аккумуляторы

Развитие электротранспорта подтолкнуло исследователей новых технологий к созданию альтернативных источников питания. Одним из таких видов стал аккумулятор с графеновыми электродами. Рассмотрим, что это такое, принцип работы и устройство.

Материал графен

Углеводородный кристалл атомы вещества которого расположены на одной плоскости называют графеном. Лист данного материала имеет толщину не более одного атома, вещество не имеет цвета. Отличительными особенностями графена стали высокая прочность и энергетическая емкость.

Российским ученым удалось синтезировать такое вещество искусственным путем на окисле кремния. Полученная толщина составила значение в миллион раз тоньше обычного листа бумаги.

Многие страны современного мира занимаются созданием поточных производственных линий по изготовлению графена. На базе такого вещества получится создать такие приборы как:

  • сверхтонкие мониторы;
  • приборы на полупроводниках;
  • графеновый аккумулятор.

Интересно знать! Источники питания на основе графена не содержат токсичных примесей и веществ.

Перспективы графена

Широкое распространение данного вещества позволит создавать новые производства и исследовательские центры. Станет возможным применять такой материал на производстве и для хозяйственных нужд. Серийное изготовление графена позволит создавать:

  • линии для производства данного материала;
  • новые модели электромобилей;
  • специализированные энергозаправки;
  • открытие новых электростанций;
  • создание компьютеров компактных размеров;
  • позволит снизить вредные выбросы.

Что такое графеновый аккумулятор

Благодаря открытию углеводородного материала с кристаллами толщиной в один атом, у исследователей возник вопрос создания совершенной аккумуляторной батареи с улучшенными техническими характеристиками.

Устройство источника питания

Принцип работы графеновых источников питания многим напоминает распространенные кислотные аккумуляторы. В процессе протекания химических реакций происходит выработка и накопление электрического тока.

Устройство источников питания на основе графена напоминает литий полимерные АКБ. В настоящее время для того, чтобы создать графен полимерный аккумулятор разработано несколько специальных технологических процессов.

В роли положительного электрода выступает материал, состоящий из пластин графена и кремния. Отрицательным электродом служит в одном случае вещество на основе кобальта, во втором магниевый оксид, имеющий пониженную стоимость. Изготовление таких источников питания в домашних условиях невозможно ввиду сложности технологии производства.

Современные технологии рассматривают два основных направления по разработке графеновых источников питания:

  1. Лития кобальтат применяется в качестве отрицательного электрода. В роли положительно заряженного электрода выступает материал, состоящий из монопленки и графена. Применение таких аккумуляторов не распространено так как их производство обусловлено повышенными затратами, помимо этого, соли на основе лития обладают токсичностью.
  2. Во втором варианте исполнения данных батарей в качестве отрицательного электрода применяют соединения на основе магния. Такие источники питания обладают повышенными полезными характеристиками и имеют пониженную стоимость. Используемые вещества в таких батареях не являются токсичными.
Читать еще:  Рейтинг лучших аккумуляторов для авто

Интересно знать! Магний графеновые батареи являются наиболее перспективным направлением при разработках в этой отрасли.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам данных АКБ следует отнести:

  • уменьшенный вес изделия, за счет применения легких металлов;
  • с использованием современных технологий удалось добиться создания источников питания с малыми размерами;
  • повышенное значение внутренней проводимости;
  • увеличенный срок службы;
  • повышенное значение внутренней емкости и устойчивости к износу;
  • имеют возможность регулировки основных параметров;
  • сравнительно малая стоимость;
  • распространенность кристаллов углеводородов в природе.

К минусам при использовании графеновых АКБ производители относят:

  • Имеют плотность не пригодную для питания мобильной электроники. Аккумулятор, изготовленный для переносных гаджетов, будет иметь относительно большие размеры.
  • Малое число энергозаправочных станций для графеновых батарей.
  • В составе некоторых электродов при изготовлении применяется литий, который является редким металлом.

Альтернативные разработки

Графеновые суперконденсаторы являются одним из альтернативных направлений при разработке источников питания на основе графена. Благодаря новейшим технологиям удалось получить конденсатор повышенной емкости с высокой энергетической плотностью. Причем с увеличением рабочей температуры полезные свойства только улучшаются.

Конденсатор такого типа способен восстанавливать заряд за считанные минуты, зависти это от мощности источника энергии. Производство и исследования графена облегчило создания сверхтонких полупроводников и конденсаторов высокой емкости.

Важно! Толщина графена в полупроводнике может достигать размеров одного атома.

Открытие накопителей с углеродными электродами позволит ускорить широкое использование электротранспорта и миниатюрных электронных устройств.

Развитие производства графеновых батарей

В настоящее время графеновые батареи высокой мощности производят на поточной линии в Испании. Сравнительно дешевые аккумуляторы имеют один существенный недостаток — это большой размер источника питания. Такой тип нашел широкое применение для питания бортовой сети электромобиля, он оказался надежнее и безопаснее своего предшественника литий ионного аккумулятора. В 2017 году испанская производственная компания должна была начать массовое изготовление новых разработок источников питания, но о серийном выходе батарей до сих пор ничего не известно.

Интересно знать! Испания является единственной страной, в которой графеновый аккумулятор производится серийно.

Американские и европейские разработчики находятся на стадии научно-исследовательской работы. Однако ученые из Австрии значительно продвинулись вперед. У них получилось разместить монопленку графена в оболочку из гелия, в результате чего стало возможным сохранить пластины на стабильном расстоянии друг от друга. В результате было предотвращено возможное слипание.

Российские разработки направлены на создание магний графенового аккумулятора повышенной емкости с малыми размерами. О массовом производстве пока информации нет.

Графеновый аккумулятор в настоящее время можно считать новым поколением источников питания. В ближайшем будущем станет возможным заменить автомобильную технику с двигателем внутреннего сгорания на экологически чистый транспорт с питанием от графеновых батарей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector