Батерије на бази графена широко се користе у разне комерцијалне сврхе. Побољшање перформанси и предности животног циклуса развоја батерија заснованих на графену у односу на уобичајене литијум-јонске батерије се исплати.
Тесла Моторс Илона Маск је добро познат пример иновативних компанија које се активно баве истраживањем и комерцијализацијом графенских батерија.
Садржај
Шта је графенска батерија
Графен је надалеко познат као "чудесан материјал" због многих невероватних својстава која садржи. То је моћан проводник електричне и топлотне енергије, изузетно лаган и флексибилан с великом површином. Такође се сматра еколошким и одрживим, с неограниченим могућностима за бројне примене.
Занимљиво је знати! Графен батерије могу умањити утицај батерија на животну средину.
Графен је универзални молекул са многим јединственим и пожељним својствима, и може се користити на различите начине, јер за његово коришћење не постоји универзално решење.
Користи се за побољшање многих предности које су већ пронађене у конвенционалним материјалима, али такође помаже у превазилажењу претходних ограничења батерије, што доводи до већег трајања батерије или перформанси батерије.
Каква је производња
Конверзија неорганских једињења на бази графена и метала погодних за употребу може се извршити на више начина. Како се развија нова технологија, методе се често измишљају и касније користе.
У било којој методи увек постоји неколико начина за синтезу самог материјала. Било би непрактично описивати сваки од њих, па ће се овде размотрити једна специфична метода.
Чиста електрода на бази графена се добија диспергирањем прашка графен оксида (100 мг) у дестилованој води (30 мл) и ултразвуком током 30 минута. Добијена суспензија је загревана на топлој плочи до температуре од 100 ° Ц, а затим је додато 3 мл хидразин хидрата.
Суспензија је одржавана на 98 ° Ц током 24 сата да би се смањио графен оксид. Редуковани графен оксид може се сакупити филтрацијом, остављајући црни прах. Филтрирани прах се затим неколико пута испере дестилираном водом да се смањи сувишан хидразин.
Графен прах је поново диспергован у води помоћу ултразвука, а добијени раствор је затим центрифугиран на 4000 о / мин током 3 минута како би се уклониле веће честице. Графен се сакупља вакуум филтрацијом и суши у вакууму. На индустријском нивоу компаније га производе из Велике Британије, Русије, Шпаније, САД-а и Јужне Кореје.
Принцип рада и уређај
Принцип рада и распоред графенских батерија су слични традиционалним батеријама, где се користе две електроде и раствор електролита за олакшавање преноса јона. Главна разлика између батерија на бази графена и чврстих батерија је састав једне или обе електроде.
Промјена углавном лежи у катоди, али је могуће користити и алотропе угљеника у аноди. Катодна конвенционална батерија састоји се искључиво од чврстих материјала, али као катода у графенској батерији користи се композитни хибридни материјал.
Спецификације и карактеристике
У пољу батерије, конвенционални материјали су значајно побољшани графеном. Магнезијум графен батерија може бити лагана, издржљива и погодна за складиштење енергије великог капацитета, као и за смањење времена пуњења. Додаје проводљивост без потребе за количином угљеника која се користи у уобичајеним батеријама.
Грапхене може побољшати својства акумулатора, као што су густина енергије и облик на различите начине. Литијум-јонске батерије (и друге врсте пуњивих батерија) могу се побољшати уношењем графена у аноду батерије и коришћењем проводљивости материјала за постизање морфолошке оптимизације и перформанси.
Важно! Проводљивост батерија на бази графена је значајно већа у поређењу са другим полуводичким материјалима.
Такође је откривено да стварање хибридних материјала може бити корисно за побољшање квалитета батерије. На пример, хибридизација катализе ванадијум оксида ВО 2 и графена може да се користи на литијум-јонским катодама, што омогућава брзо пуњење и пражњење, као и већу трајност циклуса пуњења.
У овом случају, ВО 2 има високу енергетску интензивност, али лошу електричну проводљивост, што се може решити употребом графена као својеврсне структурне „базе“ на коју се може причврстити ВО 2 - стварајући хибридни материјал и великог капацитета и одличне проводљивости.
Предности и недостаци
Листа главних предности треба да садржи:
- Еколошка чистоћа.
- Велики специфични капацитет.
- Висока проводљивост.
- Брзо пуњење.
- Техничка издржљивост.
Једина мана батерије је та што је производ велике величине. Захваљујући томе, имплантација у минијатурне уређаје (на пример, телефоне) данас није могућа.
Где се користе графенске батерије?
Батерије на бази графена имају узбудљив потенцијал, а иако још увек нису у потпуности доступне, истраживање и развој су интензивни. Користе их многе познате компаније.
У августу 2014. Тесла је предложила развој нове технологије батерија, која ће имати скоро двоструко више снаге за свој модел електричних аутомобила.
Што се тиче телефона, Хуавеи је у новембру 2016. представио нову литијум-јонску батерију пресвучену графеном која може остати оперативна на вишој температури (60 ° степени у односу на постојећу границу од 50 °) и нуди дужи век батерије.
У децембру 2018. године, индијска компанија Лог 9 Материалс објавила је да ради на новом пројекту који би теоретски могао да доведе до појаве електричних возила која раде на води.
Изгледи за технологију
Према истраживачима из популарних компанија, најновије батерије су много ефикасније од традиционалних производа. Поред тога, енергију се много брже пуне (у минутима).
Ова технологија ће довести до револуције у развоју електричних аутомобила, производњи паметних телефона, као и преносних рачунара и таблета.
Имате питања или имате шта да додате? Затим нам пишите о томе у коментарима, то ће учинити материјал кориснијим, комплетнијим и тачнијим.
