Аккумуляторы графена: что это такое и почему они важны?
Технология батареи смартфона довольно хороша в наши дни. Но если есть одна вещь, которую любители гаджетов никогда не смогут получить достаточно, это обещание лучшего времени автономной работы. Разве не было бы замечательно, если бы наши телефоны работали два или три полных дня интенсивного использования с одной зарядкой? Как насчет целой недели? С графеновыми батареями это не может быть несбыточной мечтой.
Руководство покупателя: Лучшие Powerbank, которые вы можете купить
Аккумуляторы графена пока не работают на смартфонах и других гаджетах, но технология развивается. В будущем графен может стать материалом, который заменит литий-ионные аккумуляторы, на которые технологическая индустрия стала настолько зависимой на протяжении десятилетий.
Мы писали о графене несколько раз здесь, в Android Authority. Похоже, одна из тех технологий с кучей обещаний, но это не за горами. Несмотря на то, что мы все еще далеки от коммерциализации графеновых технологий, в том числе аккумуляторов, это все же стоит оставить на своем радаре.
Вот все, что вам нужно знать о графеновых батареях.
Что такое графеновая батарея?
Прежде чем углубиться в графеновую батарею, стоит быстро вспомнить, что такое графен и как он работает.
Вкратце, графен представляет собой совокупность атомов углерода, тесно связанных в гексагональную или сотовую структуру. Что делает графен таким уникальным, так это то, что эта структура имеет толщину всего в один атомный слой, что делает графеновый слой двухмерным. Эта двухмерная структура обладает очень интересными свойствами, включая превосходную электрическую и теплопроводность, высокую гибкость, высокую прочность и малый вес. Что нас особенно интересует, так это электрическая и теплопроводность, которая на самом деле превосходит медь – самый проводящий металлический элемент.
Суперконденсаторы обеспечивают работу аккумуляторов, которые служат дольше и заряжаются практически мгновенно
Когда дело доходит до батарей, возможности графена могут быть использованы разными способами. Идеальное использование графена в качестве батареи – это «суперконденсатор». Суперконденсаторы накапливают ток точно так же, как традиционные батареи, но могут невероятно быстро заряжаться и разряжаться.
Нерешенный трюк с графеном заключается в том, как экономически массово изготовить сверхтонкие листы для использования в батареях и других технологиях. Затраты на производство в настоящее время чрезмерно высоки, но исследования помогают сделать графеновые батареи реальностью.
Еще в 2017 году Samsung объявила о прорыве со своим «графеновым шариком». Хотя мы больше ничего не слышали с тех пор. Совсем недавно выяснилось, что Telsa также, как сообщается, заинтересована в технологии производства автомобильных аккумуляторов.
Графен против литий-ионного
Как и в литий-ионных (Li-ion) батареях, в графеновых элементах используются две проводящие пластины, покрытые пористым материалом и погруженные в раствор электролита. Но хотя их внутренняя структура очень похожа, эти две батареи обладают разными характеристиками.
Графен предлагает более высокую электропроводность, чем литий-ионные аккумуляторы. Это позволяет быстрее заряжать элементы, которые также могут выдавать очень большие токи. Это особенно полезно, например, для автомобильных аккумуляторов или быстрой зарядки от устройства к устройству. Высокая теплопроводность также означает, что батареи работают холоднее, продлевая срок их службы даже в тесных корпусах, таких как смартфон.
Графеновые батареи также легче и тоньше, чем современные литий-ионные элементы. Это означает меньшие, более тонкие устройства или большие емкости, не требуя дополнительного места. Не только это, но графен позволяет гораздо более высокие емкости. Литий-ионный аккумулятор накапливает до 180 Втч энергии на килограмм, а графен – до 1000 Втч на килограмм.
Наконец, графен безопаснее. Хотя литий-ионные аккумуляторы имеют очень хорошие показатели безопасности, было несколько крупных инцидентов, связанных с неисправными продуктами. Перегрев, перезарядка и прокалывание могут вызвать химический дисбаланс в литий-ионных батареях, что может привести к пожару. Графен намного более стабилен, гибок и прочен, а также более устойчив к таким проблемам.
Вам не нужно иметь один или другой, хотя. Литий-ионные аккумуляторы могут использовать графен для улучшения характеристик катодного проводника. Они известны как гибриды оксида графена и металла. Гибридные батареи обеспечивают меньший вес, более быстрое время зарядки, большую емкость и длительный срок службы, чем современные батареи. Первые потребительские графеновые батареи, вероятно, будут гибридами.
Что графеновые батареи значат для смартфонов
Будущие смартфоны, упаковывающие элементы питания графена, продемонстрировали бы преимущества, изложенные выше. Телефоны будут заряжаться еще быстрее (посмотрите на результаты, когда мы тестировали графеновый аккумулятор в видео в верхней части этой статьи), время автономной работы может легко продлиться день или два, если не дольше, и устройства могут быть тоньше и легче.
Переход на графен может предложить 60% или более емкости по сравнению с литий-ионным аккумулятором того же размера. В сочетании с улучшенным отводом тепла более холодные батареи также увеличивают срок службы устройства. Вам не нужно будет платить за дорогостоящие замены батареи через пару лет, чтобы ваши старые устройства работали в отличном состоянии.
Не пропустите: как продлить время автономной работы телефона Android
Аккумуляторы графена позволили бы смартфонам стать тоньше или обеспечить большую емкость аккумулятора при сохранении их текущих пропорций. Есть также интересные последствия для быстрой зарядки от устройства к устройству. С батареями, способными выдерживать очень высокие токи и невероятно быстрым временем перезарядки и разрядки, гаджеты могут заряжать друг друга на супер-высоких скоростях.
Хотя технология графеновых аккумуляторов еще не закончена, это перспектива для будущих смартфонов, гаджетов, электромобилей и многого другого. Это один, чтобы следить.
Источник записи: https://www.androidauthority.com