Kas ir grafēna baterijas

Iespējams, ka tuvākajā nākotnē litija jonu bateriju hegemonija beigsies, jo skatuvē ienāk jauna veida akumulatori - grafēns. Tāpēc aplūkosim tuvāk grafēna baterijas un noskaidrosim, kādas ir to īpašības un kāpēc tās ir tik labas.

Kas ir grafēns

Pirmkārt, teiksim dažus vārdus par tādu materiālu kā grafēns. Šo materiālu jau 2004. gadā mākslīgi ieguva krievu zinātnieki, un tas ir plēvveida struktūra, kas veidota no oglekļa atomiem.

Vienkāršāk sakot, grafēns ir grafīta plakne, atdalīta no materiāla vispārējās struktūras. Šajā gadījumā atomi ir sakārtoti tā, lai izveidotos sešstūra kristāla režģis.

Tajā pašā laikā izveidotā viela ir tik blīva, ka tai ir paaugstināta stingrības pakāpe un kolosāla siltumvadītspējas robeža.

Šajā gadījumā elektroni var brīvi pārvietoties pa filmas struktūru, kas paver plašas iespējas jauna materiāla ieviešanai pusvadītāju ķēdēs.

Grafēns un baterijas

Pirmā joma, kurā tika pieņemts lēmums izmantot grafēnu, ir automašīnu akumulatoru ražošana.

Pirmajos eksperimentos grafēns tika apvienots ar litiju, taču, kā liecina prakse, tas izrādījās nepareizs lēmums. Tas ir tāpēc, ka litijs ir ārkārtīgi agresīva viela, un litijs eksplodē, nonākot saskarē ar ūdeni.

Tādēļ viņi atteicās uzstādīt šādas bateriju modifikācijas elektriskajiem transportlīdzekļiem, jo ​​avārijas un akumulatora bojājumu gadījumā bija ļoti liela ugunsgrēka iespējamība.

Arī šādu bateriju ražošanai bija nepieciešams liels litija daudzums, un tas ir dārgs metāls.

Tāpēc tika nolemts meklēt alternatīvu litijam, un vienlaikus tika atrasti divi varianti:

1. Amerikāņu modelis. Pēc viņas teiktā, reakcijas avots jau ir kobalta-litija un silīcija un grafēna plātņu saliktais katods.

2. Krievu modelis. Ja tiek izmantota magnija-grafēna modifikācija, kur litija sāls anodu veiksmīgi aizstāj ar magnija oksīdu (daudz izplatītāka un lētāka viela).

Neskatoties uz atšķirīgo pieeju, grafēna bateriju priekšrocības un trūkumi ir identiski.

Grafēna bateriju plusi un mīnusi

Ja salīdzinām klasiskās litija jonu baterijas ar grafēnu, tām ir šādas priekšrocības:

- Grafēnu ražo no viegli pieejamām un lētām izejvielām.

- Izgatavotais materiāls ir ļoti viegls. Tātad viena grafēna kvadrātmetrs sver tikai 1 gramu, un tas ļauj ievērojami samazināt akumulatora masu.

- Vides speciālisti var labi gulēt, jo grafēns ir videi draudzīgs.

- Grafēnam ir paaugstināta izturība un ūdens izturība.

- Bojātās virsmas ir viegli atjaunojamas.

- Grafēna vadītspēja ir ievērojami augstāka nekā jebkuram citam vadītājam (protams, šobrīd).

- Palielināta specifiskā jauda. Piemēram, automašīna ar uzstādītu grafēna akumulatoru ar vienu uzlādi spēj nobraukt līdz 1000 kilometriem. kilometriem.

- Grafēna akumulatoru jauda nemazinās biežu izlādes un uzlādes ciklu dēļ.

- Pilna uzlādes laiks ir tikai 8 minūtes.

Kā redzat, priekšrocības ir tikai vagons un mazs ratiņš, taču ir arī trūkumi, proti:

- Grafēnam ir diezgan zems blīvums, tāpēc tā izmantošanai joprojām ir būtiski ierobežojumi. Piemēram, mobilais tālrunis ar grafēna akumulatoru būtu apjomīgs.

Kā darbojas grafēna akumulators

Faktiski grafēna akumulatora struktūra daudz neatšķiras no litija jonu akumulatora ar cietu elektrolītu struktūras. Vienīgais ir tas, ka grafēna gadījumā katodu ražo no akmeņogļu koksa, jo tā ķīmiskā viela. sastāvs ir tuvu tīram ogleklim, un grafītu aizstāj ar grafēnu.

Lai palielinātu akumulatora jaudu, inženieri starp grafēna slāņiem pievienoja silīcija sekcijas. Un, lai palielinātu uzlādes ātrumu, grafēna plāksnēs tika izveidoti mazi caurumi ar diametru 15-20 nanometri.

Tas ir viss, pretējā gadījumā tas ir parasts akumulators.

Secinājums

Bez šaubām, grafēna akumulatori joprojām atradīs savu nišu, un ir pilnīgi iespējams, ka tie pilnībā nomainīs litija jonu akumulatorus no sava pjedestāla, taču, kamēr tie nav nonākuši plašajā tirgū, par to ir pāragri runāt. Nu, ja jums patika raksts, tad ielieciet īkšķus un abonējiet. Un vēl interesantāku un noderīgāku jūs varat atrast manā vietnē, kur raksti tiek publicēti nedaudz agrāk.