Особенности, преимущества и недостатки графеновых аккумуляторов.
Современные гаджеты используют литий-ионные АКБ, но производители смартфонов и планшетов все чаще смотрят в сторону графеновых аккумуляторов. Подробно рассказываем, что такое графен, и почему батареи из этого материала — наше возможное будущее.
Что такое графеновые аккумуляторы?
Графен — одна из разновидностей графита, вещество, собранное из атомов углерода. Оно имеет пленкообразную структуру — представьте себе стопку листов бумаги. Материал изготавливается человеком, его не встретишь в природных условиях.
Ученые используют графен для разработки батарей и аккумуляторов, потому что графит обладает хорошей электро- и теплопроводностью. По принципу действия они практически не отличаются от обычных аккумуляторных батарей. Главное отличие заключается в электрохимических процессах, которые происходят внутри устройства. Их можно сравнить с реакцией, которая идет в литий-полимерной батарее.
Сегодня можно выделить две технологии получения графеновых аккумуляторов:
- В качестве катода используют чередующиеся пластины графена и кремния, в качестве анода выступает кобальт лития (LiCoO2).
- Катод — это также пластины кремния и графена. Но анод здесь — оксид магния, потому что он дешевле. Его можно встретить в бюджетных моделях ноутбуков.
Ученые уверены, что графен заменит полупроводники на основе редкоземельных металлов. Благодаря этому материалу производители смогут выпускать аккумуляторы меньших размеров. К тому же, это снизит затраты на производство батарей, так как графен более распространен в природе. Также этот материал обладает высокой тепловой стойкостью — это поможет увеличить мощность микросхем.
Графеновые АКБ для смартфонов обеспечивают более длительную автономную работу по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Поэтому есть высокая вероятность, что в скором времени производители гаджетов будут использовать только этот материал.
Например, в 2016 году, компания Huawei представила смартфон Honor Magic. В смартфоне использовались графеновые аккумуляторы, благодаря чему удалось создать специальную технологию быстрой зарядки — 45% заряда накапливались за 5 минут. Такой показатель стал возможным благодаря повышению рабочего диапазона температур до 60 градусов. В 2017 году компания Samsung также получила патент на батареи с графеном.
Преимущества и недостатки графеновых аккумуляторов
Теперь рассмотрим плюсы и минусы аккумуляторов из графена.
Преимущества:
- Аккумуляторы и батареи из графена не загрязняют окружающую среду.
- Высокая проводимость тока и тепла.
- Низкая масса материала.
- Легко устранить повреждения.
- Низкая стоимость сырья для производства графеновых аккумуляторов.
- Высокая прочность и водонепроницаемость.
- Графен можно комбинировать с другими материалами.
Недостатки:
- Длительное время полной зарядки.
- Быстрый процесс старения: аккумулятор теряет емкость с накоплением числа циклов заряда-разряда.
Оценок: 6, средняя: 4,17
