Grafén verzus lítium-ión - Ktoré batérie sú efektívnejšie
Technológia batérie smartfónu je v dnešnej dobe celkom dobrá. Jediná vec, ktorá však nikdy nemôže uspokojiť používateľov, je výdrž batérie. Preto sa objavili grafénové batérie, ktoré konkurujú lítium-iónovým, obvyklým batériám do telefónov.
Grafén verzus lítium-ión: Aké vlastnosti má grafén a ako by sa dal použiť v batériách
Pre začiatočníkov je grafén úzko príbuzným zložením atómov uhlíka v šesťuholníkovej štruktúre. Špeciálne na tomto zložení je to, že štruktúra má iba jednu silnú atómovú vrstvu. Pomáha to vyrobiť dvojrozmerný list grafénu.
2D štruktúra produkuje veľmi zaujímavé vlastnosti, ako napríklad vynikajúcu elektrickú a tepelnú vodivosť, vysokú flexibilitu a nízku hmotnosť. Elektrická a tepelná vodivosť je tiež lepšia ako meď, najvodivejší kovový prvok.
Pokiaľ ide o batérie, schopnosti grafénu je možné využiť mnohými spôsobmi. Ideálnym použitím grafénu ako batérie je superkondenzátor. Superkondenzátory ukladajú prúd rovnako ako bežná batéria, ale môžu sa nabíjať a vybíjať veľmi rýchlo.
Stále neexistuje spôsob, ako použiť grafén vo forme tenkých plechov na použitie v batériách a iných technológiách. Výrobné náklady na to sú v súčasnosti pomerne vysoké. Výskum tejto technológie však pokračuje.
Spoločnosť Samsung ohlásila v roku 2017 objavenie „grafénovej gule“, no odvtedy a doteraz nebolo nič počuť. V poslednej dobe sa spoločnosť Tesla veľmi zaujíma o túto technológiu na výrobu autobatérií. Grafénové batérie zatiaľ nie sú k dispozícii. V budúcnosti by však mohol nahradiť lítium-iónové batérie.
Grafén verzus lítium-iónové batérie
Graphene používa dve vodivé platne pokryté pórovitým materiálom a ponorené do roztoku elektrolytu, ako aj lítium-iónové batérie. Aj keď je vnútorné zloženie grafénu a lítium-iónu podobné, pre telefóny predstavujú rôzne výhody.
Grafénové batérie sú ľahšie a tenšie ako dnešné lítium-iónové batérie. To znamená, že by sme v budúcnosti mohli mať menšie a tenšie zariadenia alebo väčšie kapacity bez potreby ďalšieho priestoru. Okrem toho má grafén vyššie kapacity. Lítium-ión dokáže uchovať až 180 Wh energie/kg, zatiaľ čo grafén až 1 000 Wh/kg.
Grafén je bezpečnejší ako lítium-ión. Aj keď majú lítium-iónové batérie veľmi dobré výsledky v oblasti bezpečnosti, došlo k niekoľkým závažným udalostiam spojeným s poruchami niektorých výrobkov.
Prehriatie, prebitie a perforácia môžu spôsobiť chemickú nerovnováhu v lítium-iónových batériách, ktorá môže viesť k požiaru. Grafén je v takýchto situáciách stabilnejší, pružnejší a odolnejší.
Je možné, že máte oboje. Lítium-iónové batérie môžu na zlepšenie výkonu katódových vodičov použiť grafén. Sú známe ako hybridy oxidu grafén-kov.
Výsledkom hybridných batérií je nižšia hmotnosť, rýchlejší čas nabíjania, dlhšia kapacita úložiska a dlhšia životnosť batérie. Prvé grafénové batérie, ktoré môžu spotrebitelia používať, by v skutočnosti mohli byť hybridné batérie.
Čo by mohlo znamenať grafénové batérie pre telefóny
Budúce terminály s grafénovými batériami môžu mať kratšiu dobu nabíjania. Výdrž batérie môže trvať približne dva dni. Zariadenia môžu byť tiež tenšie a ľahšie. Prechod z lítium-iónového na grafén by mohol poskytnúť až 60% kapacity v porovnaní s lítium-iónovými batériami rovnakej veľkosti.
S lepším odvodom tepla môžu chladnejšie batérie predĺžiť životnosť zariadenia. Aby ste udržali telefón v chode, nebudete musieť vymeniť batériu.
Grafénové batérie navyše umožnia, aby boli telefóny tenšie alebo poskytovali väčšiu kapacitu batérie pri zachovaní ich súčasných proporcií.
Ďalším zaujímavým aspektom je rýchle nabíjanie z jedného zariadenia na druhé. Vďaka batériám schopným odolávať vysokému prúdu a rýchlemu nabíjaniu a vybíjaniu sa zariadenia mohli navzájom nabíjať značnou rýchlosťou.
Aj keď je technológia grafénových batérií stále v plienkach a čoskoro nebude široko dostupná, je zaujímavou perspektívou hľadieť na budúcnosť telefónov, zariadení, vozidiel a ďalších.