Графеновые акб: Первый графеновый

Первый графеновый

Последние годы в новостях и среди энтузиастов ходят упорные слухи о невероятных свойствах чудо-материала графена. Являясь по своей сути формой углерода, графен был получен совсем недавно – в 2004 году (по Википедии), но люди с хорошей памятью, возможно, вспомнят фамилию Петрик, который заявлял о том же самом в 90-х годах XX века. Как бы то ни было, сверхтонкая пленка, образованная из молекул углерода, на микроуровне разительно улучшает физическую и химическую устойчивость любого материала, стоит только ее нанести. Наиболее рациональное применение графен нашел в автомобильных аккумуляторах, практически утраивая емкость обычного аккумулятора Li-Ion. Например, в Tesla Model S графеновый аккумулятор по сравнению со стандартным увеличил бы пробег с 334 км до 1013 км, обладая утроенной емкостью на килограмм собственного веса. Помимо возросшей емкости и снижения веса, графеновый аккумулятор (на базе обмена Li-Ion) обладает беспрецедентными 3000 циклами перезарядки без наступления деградации и позволяет работать с токами высокой мощности. Да, фокус заключается в простой замене графита двухмерным графеном в ячейке аккумулятора, и начинаются чудеса. И все последние годы я ожидал, когда же эта технология проникнет в область носимой электроники, произведя в ней революцию и наконец-то сделав процесс зарядки смартфона вопросом нескольких минут.

Удивительно, но крупный производитель совсем не торопится. Наверное, только некоторые вспомнят упорные слухи перед выходом Samsung Galaxy S11 о том, что в смартфоне будет установлен графеновый аккумулятор емкостью более 6200 мАч, но чуда не произошло до сих пор. Ситуация смешна еще тем, что некоторые бородатые блогеры отделяют привычные аккумуляторы Li-ion от графеновых, куда делся у них литий из последних, непонятно. Уровень неосведомленности общественности просто поражает. Как бы то ни было, первооткрывателями в мир электрического комфорта, похоже, станут стартапы и производители аксессуаров. Они не смогут производить аккумуляторы для уже выпущенных смартфонов, ведь батарея давно уже стала неотъемлемой частью всего устройства, но вполне могут закрыть нишу носимых зарядных устройств. О таком устройстве и хочется сегодня рассказать, тем более что графеновый прототип попал в руки дотошных обзорщиков и его поведение было изучено в течение пары месяцев. Ниже будет перевод статьи, а потом предлагаю обсудить прочитанное в комментариях. Поверьте, оно того стоит.

Apollo Ultra от Elecjet

Мне нравятся хорошие портативные зарядные устройства — я провожу много времени в пути, поэтому постоянно держать все свои гаджеты заряженными – это привычный кошмар. До недавнего времени у всех моих аккумуляторных батарей была одна большая проблема, они заряжались слишком долго. За несколько лет мы перешли от зарядки 5 Вт в наших мобильных устройствах до более 100 Вт в некоторых смартфонах. В то время как все смартфоны теперь включают в себя ту или иную форму быстрой зарядки, эта технология никогда не применялась в портативных аккумуляторах в части зарядки смартфона. Что хорошего во внешнем аккумуляторе, который заряжается часами и разряжается за несколько зарядов вашего мобильного устройства? Именно в этот момент Elecjet и анонсирует графеновый внешний аккумулятор Apollo Ultra.

Компания Elecjet, только что проданная холдингу Alpine 4, который планирует в конечном итоге добавить производственные площадки в США, хотя мы не уверены, включает ли он этот аккумуляторный блок, вернулась на Indiegogo с продуктом, который устанавливает стандарт для портативных аккумуляторных блоков.

Я использую Elecjet Apollo Ultra уже пару месяцев. У меня нет никакого намерения когда-либо возвращаться к внешним аккумуляторам, которые я использовал раньше. Elecjet Apollo Ultra — это блок питания на 37 Втч (10 000 мАч), который можно заряжать при помощи ЗУ мощностью до 100 Вт и получать на выходе до 87 Вт через порты USB-C и USB-A. Безусловно, моя любимая часть — помимо сверхбыстрой зарядки на входе — это цифровой дисплей, который показывает уровень заряда в процентах. Внешний аккумулятор также имеет сквозную зарядку, поэтому вы можете заряжать устройства во время зарядки самого внешнего аккумулятора.

Большинство внешних аккумуляторов можно заряжать при помощи зарядного устройства мощностью от 15 до 20 Вт, некоторые до 40 Вт, но это самый быстрый внешний аккумулятор, который мне когда-либо приходилось заряжать. Он полностью заряжается (10 000 мАч) за пару часов и готов к работе. Перед тем как использовать Elecjet Apollo Ultra, я использовал беспроводной блок питания Samsung USB-C емкостью 10000 мАч, и мне это нравилось, но теперь он с сожалением смотрит на меня из ящика, в который он переехал. Elecjet Apollo Ultra также заставляет меня думать, что графен — это будущее для более быстрой зарядки традиционных пауэрбанков, хотя и со своим набором ограничений, на которые нам нужно обратить внимание.

В сентябре и октябре этого года я провел почти месяц в больнице и не выжил бы без Elecjet Apollo Ultra. В другой палате, в которой я провел около десяти дней карантина, целый ряд розеток не работали, поэтому я заряжал внешний аккумулятор один или два раза в день и использовал его для зарядки всех своих мобильных устройств. Без быстрой зарядки 100 Вт это было бы невозможно.

Я не могу сосчитать, сколько раз я выходил из дома и брал аккумуляторную батарею только для того, чтобы обнаружить, что она разряжена. Elecjet Apollo Ultra решает эту проблему, поскольку зарядки в течение 10 минут достаточно, чтобы полностью зарядить мой iPhone 13 Pro или Galaxy Z Fold 3 до значительного уровня. Независимо от того, какое устройство я использую, Apollo Ultra гарантирует, что у меня достаточно энергии, чтобы прожить большую часть дня. Этот предсерийный образец, который я использовал, ограничен входной мощностью 87 Вт, поэтому для полной зарядки требуется около 37 минут, но коммерческий образец будет полностью заряжен чуть менее чем за полчаса (27 минут). Любое из этих чисел довольно безумно для емкости 10 000 мАч.

Изображение XDA

Elecjet Apollo Ultra: чего следует опасаться

Порт USB-C, по стандартам, может обеспечивать выходную мощность по линии питания до 65 Вт, а порт USB-A — лишь 18 Вт. Если ваш смартфон поддерживает спецификацию мощности PPS, он может усваивать ток мощностью 68,25 Вт, но независимо от того, какие устройства вы подключили, это не совсем соответствует заявленным Elecjet 87 Вт.  Емкости Elecjet Apollo Ultra всего в 10 000 мАч уже недостаточно для современных реалий. В идеале я бы хотел мощность 55 Втч или даже 70 Втч, что привело бы к большему размеру внешнего аккумулятора, но обеспечило бы запас электричества, которого хватило бы для питания всех устройств, которые мы используем сегодня. Например, Apollo Ultra заряжает мой Macbook Air только на две трети, а зарядка на полной скорости 65 Вт разрядит аккумулятор за 35-40 минут. Это не такая уж и проблема на фоне других внешних аккумуляторов, я еще не был в положении, когда мне нужно зарядиться, а электричество уже закончилось, но, поскольку мы все любим путешествовать, об этом стоит помнить.   Также стоит отметить, что Elecjet имеет не самую лучшую репутацию среди спонсоров краудфандинга. Предыдущие предложения компании часто оставляли без ответов вопросы спонсоров, и были некоторые проблемы с обеспечением качества. Тем не менее, Elecjet Apollo Ultra приятно удивил, и я не сомневаюсь в способности компании выполнить свои обещания по краудфандинговой кампании. Если вы предпочитаете подождать, у компании есть значительный набор продуктов на Amazon, поэтому вы всегда можете дождаться, когда там появится Apollo Ultra.

Elecjet Apollo Ultra устанавливает новый стандарт портативных зарядных устройств

Elecjet Apollo Ultra изменил мои представления о портативном зарядном устройстве. Вместо нескольких светодиодов в устройстве установлен экран, и точность уровня заряда составляет десятую долю процента, а быстрая зарядка стала быстрой на деле, а не на словах. Elecjet Apollo Ultra стоит 65 долларов США для спонсоров Indiegogo, что является одним из самых дорогих портативных зарядных устройств по сравнению с общепринятой ценой. Возьмем, к примеру, мое портативное беспроводное зарядное устройство Samsung — оно заряжается за пару часов, имеет два порта USB-C, такую ​​же емкость (10 000 мАч) и площадку для беспроводной зарядки, а стоит менее 50 долларов США.

Тем не менее, это не слишком дорого, и я без колебаний порекомендую Elecjet Apollo Ultra всем, кто нуждается в новом портативном зарядном устройстве.

Автор Nirave Gondhia

Вместо заключения

Если данный гаджет доберется до прилавков, получит все разрешения по безопасности и гарантию, то цена в 50 долларов США действительно не такая уж и большая. Только представьте себе – внешний аккумулятор заряжается быстрее топовых смартфонов Huawei или Samsung, а потом заряжает их с такой же скоростью, как если бы она заряжались от розетки. Больше никаких заряжаний в течение целой ночи, никаких ограничений. Кому могут понадобиться такие быстрые внешние АКБ больше всего, помимо пользователей электронных гаджетов? Ответ очевиден – армии, флоту, ВВС, пожарным, полиции, медикам и т. д. И это именно то, чем должно заниматься Сколково, благо графена в РФ предостаточно.

Расскажите о своих впечатлениях, хотели бы себе такой быстрый внешний аккумулятор?

Примечание: аналогичный продукт есть и Prestigio. У нас выходил обзор подобного паурэбанка:

Что такое графеновый аккумулятор, и чем он хорош?

Мы уже не раз во многих статьях затрагивали тему графеновых аккумуляторов. Каждый год мы пишем о них, но производители никак не начнут выпускать смартфоны с подобными аккумуляторами. Дело в том, что пока производство такого аккумулятора слишком дорогое, однако уже в ближайшие несколько лет всё может сильно измениться. Аккумуляторы являются одним из самых важных моментов, влияющих на развитие рынка смартфонов, да и в целом мобильных гаджетов. Чем современнее аккумулятор и чем больше емкости при меньшем размере он предлагает, тем большую мощность производители могут использовать в телефонах. Таким образом производители мобильных процессоров смогут устанавливать более производительные чипсеты, не беспокоясь по поводу автономности.

Что такое графеновый аккумулятор?

В данном материале мы рассмотрим графеновые аккумуляторы и попытаемся понять, чем они так хороши. А начнем мы с того, что уже сейчас очевидно, что графеновые аккумуляторы станут заменой текущим литий-ионным батареям. Еще одной интересной технологией поделились ребята из Стэнфордского университета.

Что такое графеновый аккумулятор?

Атомы карбона

Это композиция атомов карбона, тесно связанных в сотовой структуре. А размер двумерной структуры равен толщине всего одного атома. Подобная 2D-структура имеет хорошую электрическую и термальную проводимость, она очень гибкая, соединения атомов достаточно прочные, да и вес у них небольшой. Основная проблема заключается в том, как удешевить производство настолько тонких слоев.

В графеновых аккумуляторах, как и в литий-ионных, имеется две токопроводящие пластины, покрытые пористым материалом и погруженные в раствор электролита. Однако технология хоть и кажется похожей, но имеет лучшие характеристики. Графеновые аккумуляторы лучше проводят электричество. Это позволяет заряжать их заметно быстрее. А лучшая теплопроводность будет меньше нагревать такие аккумуляторы, что увеличит их срок службы. Кроме того, графеновые аккумуляторы легче и тоньше при идентичной емкости.

Литий-ионные аккумуляторы способны вмещать в себя 180 ватт-час, тогда как графеновые аккумуляторы предлагают 1000 ватт-час. Простыми словами, мощность графеновых аккумуляторов значительно выше.

Производители не сразу станут использовать полностью графеновые батареи. Скорее всего, сначала на рынке будут представлены гибридные решения: когда в литий-ионных аккумуляторах будут использовать графен для улучшения показателей катодного проводника.

Смартфоны с графеновым аккумулятором

Наличие в устройстве графенового аккумулятора будет означать на 60% большую емкость при идентичных размерах, меньший нагрев при зарядке, такие аккумуляторы не будут терять в емкости даже спустя 2 года использования, зарядка будет происходить равномерно, а не так, как сейчас, когда нужно ждать целый час, чтобы телефон зарядился с 80% до 100%. Сама зарядка будет происходить заметно быстрее.

Читайте также: Galaxy S20 Ultra против iPhone 11 Pro Max: сравнение камер

Таким образом, графеновые аккумуляторы могут стать настоящей революцией на рынке смартфонов и электрических автомобилей. Компаниям сегодня выгодно инвестировать средства на удешевление производства таких решений, потому что они смогут существенно улучшить производительность телефонов и их срок службы, а также увеличить время работы электромобилей от одного заряда аккумулятора.

Интересно узнать и ваше мнение. Как вам графеновые аккумуляторы? Не забывайте также про на чат Телеграм.

Теги

• Аккумулятор
• Мобильные технологии
• Новичкам в Android
• Операционная система Android

Лонгриды для вас

Для чего нужен режим энергосбережения в Telegram и как его правильно настроить

Главная проблема современных смартфонов — автономность. В последние годы средняя емкость аккумуляторов замерла на отметке 4500-5000 мАч, хотя энергопотребление продолжает расти. Поэтому еще несколько лет назад появилась функция экономии заряда Андроид, позволяющая снизить расход энергии в угоду тактильным и визуальным эффектам. Вместе с тем свои решения в области улучшения автономности предлагают и разработчики приложений. Так, после недавнего обновления Telegram 9.5 собственным режимом энергосбережения обзавелся один из самых популярных мессенджеров.

Читать далее

Как установить приложение Kinopub на Android, чтобы смотреть фильмы и сериалы

Пользователи Android всегда с некоторым скепсисом относились к лицензионному контенту, предпочитая скачивать ломанный софт на стороне. В конце концов, если есть такая возможность, то почему бы ей не воспользоваться, особенно, если на этом можно неплохо сэкономить? Поэтому уход мировых стриминговых сервисов из России многие из них восприняли достаточно ровно. Но ведь вместе с Netflix наш рынок покинули и крупные студии-производители контента вроде Universal и Warner Bros, из-за чего у нас в стране не вышел ни новый Бэтмен, ни Фантастические твари, ни Морбиус. Но это не значит, что смотреть фильмы и сериалы на Android нельзя совсем.

Читать далее

Как отключить наушники на телефоне Android

Наушники для телефона — незаменимый аксессуар, которым пользуются многие из нас как с целью прослушивания музыки, так и для разговоров, ведь подключенная гарнитура позволяет не доставать смартфон из кармана и принимать звонки на ходу. Мы уже рассказывали, как подключить наушники к телефону, но таким же важным является и вопрос отключения вспомогательного гаджета. Как отключить наушники и с какими трудностями вы можете столкнуться, пытаясь отсоединить одно устройство от другого, — узнаете в сегодняшнем материале.

Читать далее

Новости партнеров

• 4 секретных фишки Аймесседж на Айфоне. Андроид-смартфоны так не умеют

• Какой бесплатный VPN выбрать для iPhone и iPad в 2023 году

• 4 секретных фишки Аймесседж на Айфоне. Андроид-смартфоны так не умеют

• Какой бесплатный VPN выбрать для iPhone и iPad в 2023 году

Полное объяснение графеновых аккумуляторов и технологии

Материалы для аккумуляторов, разработанные Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL) Министерства энергетики и Vorbeck Materials Corp. из Джессапа, штат Мэриленд, позволяют заряжать электроинструменты и другие устройства, в которых используются литий-ионные аккумуляторы. всего за несколько минут вместо часов. Кроме того, технология графеновых аккумуляторов обещает увеличение емкости за счет использования кремниевых анодов вместо углеродных для новых решений для литий-ионных аккумуляторов.

Кроме того, некоторые производители, такие как Positec (которая производит Worx, Rockwell и Kress), уже используют некоторые технологии графеновых аккумуляторов в некоторых портативных электроинструментах.

Содержание

• Что такое графен?
• Кто изобрел графеновые батареи?
  • Добавление графена в литий-ионные батареи
  • Samsung Graphene Ball
• Графеновые батареи лучше литий-ионных?
• Какое значение могут иметь графеновые батареи для электроинструментов
• Другие преимущества использования графена в литий-ионных элементах
• Текущее состояние технологии графеновых аккумуляторов
  • Суперконденсаторы на основе графена — изогнутый графен
  • Высокотемпературные литий-ионные аккумуляторы Huawei с добавлением графена
  • Стратегические элементы из графена Зарядка батарей
  • Графеновая алюминиево-ионная батарея GMG
  • Твердотельная графеновая батарея NASA SABERS
• Будущее графеновых батарей

Что такое графен?

Графен существует в виде одного слоя атомов углерода. Эти атомы расположены в организованном гексагональном порядке. Графен живет как почти «двумерный» материал с некоторыми уникальными физическими и химическими свойствами, которые дают ему ряд преимуществ. К ним относятся высокая электропроводность, превосходная механическая прочность и высокая теплопроводность.

Фактически, графен в 100 раз эффективнее проводит электричество, чем медь! Он также пропускает электроны до 140 раз быстрее, чем кремний. Именно поэтому графеновый материал так важен для поиска способов более быстрой зарядки аккумуляторов.

Производители (и ученые) считают графен перспективным материалом для широкого спектра применений. Основываясь как на исследованиях, так и на том, как мы видим его использование сегодня, он может сыграть очень важную роль в электронике, хранении энергии и композитах. Учитывая уникальные свойства графена, он действительно может революционизировать накопление энергии и плотность мощности, доступные в лучших электроинструментах.

Кто изобрел графеновые батареи?

Изобретение графеновых батарей началось с открытия способа получения графена в форме одного атома. Обычно это приписывают группе исследователей из Манчестерского университета, Великобритания. Группа под руководством нобелевского лауреата сэра Андре Гейма и русско-британского физика Константина Новоселова в 2004 году обнаружила некоторые интересные свойства графена.0005

Во время одного из еженедельных «Пятничных экспериментов» Андре и Кости двое ученых использовали клейкую ленту, чтобы удалить несколько чешуек из куска объемного графита. Заметив, что одни чешуйки тоньше других, они продолжили эксперименты. Многократно разделяя фрагменты графита, они в конечном итоге создали чешуйки толщиной всего в один атом! Этот эксперимент привел к первому выделению графена.

Фото предоставлено Джоном Супером через The Moscow Times

Добавление графена в литий-ионные батареи

Vorbeck Materials Corp. сотрудничала с Ильханом Аксаем, профессором химической и биологической инженерии Принстонского университета. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) продемонстрировала, что небольшие количества графена — ультратонкого листа атомов углерода — могут значительно повысить мощность и циклическую стабильность литий-ионных аккумуляторов. Кроме того, он может делать это, сохраняя при этом высокую емкость накопителя энергии.

В 2016 году пекинская компания Dongxu Optoelectronic Technology представила аккумулятор G-King емкостью 4800 мАч. Этот аккумулятор в стиле ноутбука заряжается менее чем за 15 минут и выдерживает до 3500 циклов.

Графеновый шар Samsung

В 2017 году Передовой технологический институт Samsung (SAIT) анонсировал свой «графеновый шар». Этот уникальный материал батареи показал увеличение емкости на 45% в сочетании со скоростью зарядки до 5 раз по сравнению со стандартной литий-ионной батареей.

Новая технология обещает огромные преимущества как для мобильных устройств, так и для электромобилей. Рынок электромобилей приобретает значительный смысл, когда вы понимаете, что графеновый шар может выдерживать стабильную температуру 60 градусов по Цельсию.

Изображение предоставлено news.samsung.com

Компания Samsung впервые применила методы синтеза графена в трехмерную форму и последующего применения его в батареях. Это было сделано с использованием доступного кремнезема (SiO2). Они нанесли этот «графеновый шарик» как на анодный защитный слой, так и на катодные материалы в литий-ионных батареях.

Графеновые батареи лучше литий-ионных?

Стандартные литий-ионные батареи продолжают расти в плотности мощности, но они не добились монументальных скачков в сокращении времени зарядки. Графеновые батареи имеют два основных преимущества по сравнению со стандартными литий-ионными:

1. Они могут хранить большее количество энергии в корпусе того же размера, и
2. Они могут перезаряжаться намного быстрее благодаря поддержке более высокой электропроводности

Принцип работы прост — по крайней мере, в теории. Использование аккумуляторов на основе графена — совершенно новое направление. Он заставляет аккумуляторные батареи заряжаться быстрее. Литий-ионные батареи работают за счет переноса ионов лития между катодом и анодом с использованием жидкого электролита. Это занимает определенное время, особенно на этапе перезарядки.

Однако улучшение катодов путем покрытия их графеном позволяет передавать больше ионов. Это также увеличивает

скорость передачи.

Кроме того, исследователи планируют использовать нанотехнологии другим способом. Нанотехнологические свойства графена помогают производить многоразовые аноды на основе кремния. Это увеличивает общие возможности хранения батареи. Уравнение графеновой батареи выглядит следующим образом:

Больше места для хранения + более быстрая зарядка + охлаждение, стабильная рабочая температура

Что графеновые батареи могут означать для электроинструментов

Учитывая, что покрытие анодов и катодов наноразмерными листами или шариками графена приводит к более быстрой зарядке, большей удельной мощности и лучшему управлению теплом, преимущества для электроинструментов многочисленны. Аккумулятор вашей аккумуляторной дрели или циркулярной пилы большой емкости можно зарядить всего за несколько минут вместо часа. Кроме того, потенциально он может работать в пять раз дольше.

Кроме того, быстрая зарядка ускоряет время разрядился раз. Это означает, что вы можете быстрее получить больше энергии от графеновой батареи. Это может ускорить перенос еще более мощных проводных инструментов и оборудования на аккумуляторную платформу. Подача энергии больше не представляет такой большой проблемы.

Кроме того, вы могли заметить такое сокращение времени зарядки, что понятие «время работы в течение всего дня» распространяется на все более и более крупные инструменты. Линейка оборудования Milwaukee MX FUEL является прекрасным примером использования этого потенциала. Благодаря достаточно быстрой зарядке аккумуляторов даже более крупные инструменты могут работать с одним аккумулятором, пока заряжается другой. При условии, что время зарядки меньше ожидаемого реального времени работы, в результате вы сможете использовать аккумулятор в течение всего дня.

Другие преимущества использования графена в литий-ионных элементах

Исследователи очень уверены в способности графена улучшать проводимость. На самом деле, они утверждают, что батареи сотовых телефонов на основе графена, которые в настоящее время полностью перезаряжаются от одного до пяти часов, будут сокращены до 10 минут!

Графеновые аккумуляторы уже появились на рынке. В электроинструментах марки CAT заявлена ​​технология графеновых аккумуляторов, позволяющая заряжать аккумулятор емкостью 5 Ач менее чем за 20 минут. Они также могут похвастаться в 4 раза более длительным сроком службы по сравнению с литий-ионными, а также более низкими рабочими температурами. Другие наверняка последуют этому примеру, а некоторые, возможно, уже выпустили батареи с графеновой технологией, но еще не продали ее как таковую.

Суперконденсаторы на основе графена – изогнутый графен

Что-то очень интересное, что мы видим на рынке в разных местах, называется суперконденсаторами на основе графена. Одна компания, Skeleton, уже имеет на рынке несколько различных продуктов, в том числе серию SkelCap. Эти изогнутые графеновые суперконденсаторы отличаются высокой плотностью энергии, а также низким внутренним сопротивлением.

Как вы можете себе представить, более высокая плотность энергии означает, что эти батареи идеально подходят для рынков электромобилей, тяжелого транспорта и промышленности. В этих секторах вес и пространство играют ключевую роль в эффективности транспортных средств.

Графеновые суперконденсаторы также выделяют меньше тепла — даже при сильноточных нагрузках. Эти графеновые суперконденсаторы имеют изогнутую форму, которая подвергает большую часть поверхности воздействию электрического тока. Это снижает сопротивление и повышает эффективность.

Наконец, Skeleton утверждает, что их суперконденсаторы на основе графена имеют срок службы до 15 лет и более! Когда мы смотрим на электромобили и тяжелое оборудование, срок службы в 15 лет начинает действительно иметь смысл. Мы ожидаем, что эта конкретная технология сначала появится в коммерческих автомобилях и некоторых электромобилях.

Высокотемпературные литий-ионные аккумуляторы Huawei с графеновым покрытием

В 2016 году китайская компания Huawei объявила о крупном прорыве в исследованиях литий-ионных аккумуляторов. На 57-м симпозиуме по батареям в Японии они представили первую в мире литий-ионную батарею с длительным сроком службы на основе графена, способную выдерживать высокие температуры. В то время они заявляли о снижении температуры на 5 градусов по Цельсию по сравнению с существующими батареями, уже представленными на рынке.

При применении в полевых условиях реальный экологический выигрыш улучшился на 10 градусов по Цельсию. Применение включает в себя области с жарким климатом и частыми перебоями в подаче электроэнергии (например, в Африке). Приложения для электромобилей также остаются возможными.

По состоянию на 2023 год эта технология проявилась в технологии охлаждения графеновой пленки компании, используемой для отвода тепла от батареи в сотовых телефонах. Таким образом, Huawei продолжает в основном полагаться на свойства быстрой теплопроводности графена, а не использовать его в своих реальных батареях.

Из-за текущей блокады чипов компании Huawei также планирует начать использовать графен в своих полупроводниках и транзисторах для создания новых технологий чипов, которые конкурируют с традиционной кремниевой технологией.

Использование графена (через чипы из углеродных нанотрубок) также потенциально может ускорить связь и снизить затраты.

Самозарядные батареи на основе оксида графена Strategic Elements

Компания Strategic Elements работает над новой технологией аккумуляторов, в которой используются жидкие чернила на основе оксида графена. Процесс включает в себя нанесение чернил из оксида графена на стекло. Предположительно, он сможет собирать энергию из влаги, присутствующей в воздухе или на коже, для самозарядки — всего за несколько минут. Strategic Elements работает с Университетом Нового Южного Уэльса над тестированием и разработкой технологии. Они нацелят новую технологию батареи на основе оксида графена на разнообразный рынок устройств IOT.

Батарея из оксида графена, способная заряжаться от влаги в воздухе или на вашей коже, звучит как удивительный скачок вперед для часов, маломощных электронных книг и многого другого. Представьте, что вам не нужна ручная зарядка или провода! Узнайте больше здесь.

Графеновый алюминий-ионный аккумулятор GMG

Компания GMG совместно с Университетом Квинсленда Research и UniQuest разрабатывает технологию графеновых алюминий-ионных аккумуляторов. Новая формула отличается высокой плотностью энергии и мощности по сравнению с современной технологией литий-ионных аккумуляторов. Заявлено, что время автономной работы увеличивается в 3 раза, а скорость зарядки — в 70 раз выше.

По состоянию на июнь 2022 года GMG уже производила графеновые алюминий-ионные аккумуляторы в формате «мешочек». GMG планирует построить начальный коммерческий завод по производству графеновых алюминий-ионных (G + AI) батарей типа «таблетка», за которым последует массовое производство параллельных аккумуляторных батарей.

Твердотельная графеновая батарея NASA SABERS

Чтобы не отставать, НАСА планирует разработать твердотельную графеновую батарею SABERS. SABERS означает батареи с твердотельной архитектурой для улучшенной перезарядки и безопасности. Батарея NASA SABERS, которая в течение многих лет разрабатывается в Исследовательском центре Гленна в Кливленде, штат Огайо, и в Исследовательском центре Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, предназначена для приложений, которые ранее считались невозможными, например, полет на батарейках.

Создание графеновой батареи (или любой другой батареи, если уж на то пошло) пригодной для полета требует нескольких вещей. Он должен иметь адекватную удельную мощность — больше мощности в меньшем пространстве. Аккумулятор также должен весить как можно меньше. Он должен иметь возможность быстро разряжаться и масштабироваться для любого приложения.

Он также должен быть чрезвычайно безопасным, поскольку он должен питать транспортное средство, способное перевозить сотни пассажиров. Это означает устранение любых потенциально токсичных или легковоспламеняющихся химических веществ. Пока что, согласно сообщениям, SABERS надеется представить убедительное решение… в конце концов.

Твердотельный графеновый аккумулятор SABERS в настоящее время выдает 500 ватт-часов на килограмм. Это примерно в два раза превышает плотность энергии даже самой лучшей аккумуляторной технологии, используемой в современных электромобилях. Региональная цель для полета составляет около 480 ватт-часов. Узнайте больше здесь.

Будущее графеновых батарей

Что касается будущего нанотехнологий на основе графена, то это остается сложным и дорогостоящим процессом. Благодаря дальнейшим исследованиям и экономии за счет масштаба аккумуляторные электроинструменты должны работать дольше. Это также должно позволить производителям упаковать гораздо больше мощности в меньший корпус. Кроме того, более низкие рабочие температуры и более быстрая зарядка — технология графеновых аккумуляторов может произвести революцию в беспроводных инструментах, электромобилях и тяжелом оборудовании в течение следующих 5–10 лет.

Вместо того, чтобы выбирать направление развития технологии графеновых аккумуляторов, мы предполагаем, что она охватит все области. Сюда входят полупроводниковые аккумуляторы, использование в технологии охлаждения, изогнутые решения для ускорения зарядки и полная интеграция в аноды и катоды. Что касается некоторых более продвинутых объявлений, которые мы видели, представьте себе возможности. Поместите аккумулятор на основе графена с удвоенной плотностью мощности в электромобиль, и вы сможете проехать до 1000 миль на одном заряде! Вы также получите возможность перезаряжаться за то же (или меньше) время, что и современные автомобили с запасом хода около 350 миль.

Это определенно поразило наше воображение!

Графеновые батареи: введение и новости рынка

Графен и батареи

Графен, лист атомов углерода, связанных вместе в виде сотовой решетки, получил широкое признание как «чудесный материал» благодаря множеству удивительных свойств. это держит. Это мощный проводник электрической и тепловой энергии, чрезвычайно легкий, химически инертный и гибкий с большой площадью поверхности. Он также считается экологически чистым и устойчивым, с неограниченными возможностями для многочисленных применений.

Преимущества графеновых аккумуляторов

В области аккумуляторов традиционные материалы аккумуляторных электродов (и перспективные) значительно улучшаются при добавлении графена. Графеновая батарея может быть легкой, прочной и подходящей для хранения энергии большой емкости, а также сокращать время зарядки. Это продлит срок службы батареи, что отрицательно связано с количеством углерода, нанесенного на материал или добавленного к электродам для достижения проводимости, а графен увеличивает проводимость, не требуя количества углерода, которое используется в обычных батареях.

Графен может улучшать такие характеристики батареи, как плотность энергии и форму различными способами. Литий-ионные аккумуляторы (и другие типы перезаряжаемых аккумуляторов) могут быть улучшены за счет введения графена в анод аккумулятора и использования проводимости материала и характеристик большой площади поверхности для достижения морфологической оптимизации и производительности.

Также было обнаружено, что создание гибридных материалов также может быть полезно для усовершенствования аккумуляторов. Гибрид оксида ванадия (VO ² ) и графен, например, могут использоваться на литий-ионных катодах и обеспечивают быструю зарядку и разрядку, а также длительный цикл зарядки. В этом случае VO ² обладает высокой энергоемкостью, но плохой электропроводностью, что можно решить, используя графен в качестве своего рода структурной «основы», к которой можно прикрепить VO ² , создавая гибридный материал, который обладает как повышенной емкостью, так и отличной проводимостью.

Другим примером являются аккумуляторы LFP (литий-железо-фосфатные), представляющие собой перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы. У него более низкая плотность энергии, чем у других литий-ионных аккумуляторов, но более высокая удельная мощность (показатель скорости, с которой энергия может поставляться аккумулятором). Усиление катодов LFP графеном позволило батареям быть легкими, заряжаться намного быстрее, чем литий-ионные батареи, и иметь большую емкость, чем обычные батареи LFP.

В дополнение к революции на рынке аккумуляторов комбинированное использование графеновых аккумуляторов и графеновых суперконденсаторов может привести к потрясающим результатам, таким как упомянутая концепция увеличения запаса хода и эффективности электромобиля. Несмотря на то, что графеновые батареи еще не получили широкого распространения, во всем мире сообщается о прорывах в области аккумуляторов.

Основные сведения о батареях

Батареи служат мобильным источником питания, позволяя электрическим устройствам работать без прямого подключения к розетке. Несмотря на то, что существует много типов батарей, основная концепция их работы остается одинаковой: один или несколько гальванических элементов преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую. Аккумулятор обычно состоит из металлического или пластикового корпуса, содержащего положительную клемму (анод), отрицательную клемму (катод) и электролиты, которые позволяют ионам перемещаться между ними. Сепаратор (проницаемая полимерная мембрана) создает барьер между анодом и катодом для предотвращения электрических коротких замыканий, а также позволяет транспортировать ионные носители заряда, необходимые для замыкания цепи во время прохождения тока. Наконец, коллектор используется для передачи заряда вне батареи через подключенное устройство.

Когда цепь между двумя клеммами замыкается, батарея вырабатывает электричество в результате ряда реакций. Анод подвергается реакции окисления, при которой два или более ионов из электролита соединяются с анодом, образуя соединение, высвобождающее электроны. В то же время на катоде происходит реакция восстановления, при которой вещество катода, ионы и свободные электроны объединяются в соединения. Проще говоря, реакция на аноде производит электроны, а реакция на катоде поглощает их, и в результате этого процесса вырабатывается электричество. Батарея будет продолжать производить электричество до тех пор, пока в электродах не закончится необходимое вещество для создания реакций.

Типы и характеристики батарей

Батареи делятся на два основных типа: первичные и вторичные. Первичные батареи (одноразовые) используются один раз и приходят в негодность, так как материалы электродов в них необратимо изменяются в процессе зарядки. Типичными примерами являются угольно-цинковые батареи, а также щелочные батареи, используемые в игрушках, фонариках и множестве портативных устройств. Вторичные батареи (перезаряжаемые) можно разряжать и перезаряжать несколько раз, поскольку первоначальный состав электродов способен восстановить функциональность. Примеры включают свинцово-кислотные батареи, используемые в транспортных средствах, и литий-ионные батареи, используемые в портативной электронике.

Батарейки бывают разных форм и размеров для самых разных целей. Различные типы батарей имеют различные преимущества и недостатки. Никель-кадмиевые (NiCd) батареи имеют относительно низкую плотность энергии и используются там, где ключевыми факторами являются длительный срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Среди прочего, их можно найти в видеокамерах и электроинструментах. NiCd аккумуляторы содержат токсичные металлы и не наносят вреда окружающей среде. Никель-металлогидридные батареи имеют более высокую плотность энергии, чем никель-кадмиевые, но и более короткий срок службы. Приложения включают мобильные телефоны и ноутбуки. Свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелые и играют важную роль в приложениях большой мощности, где важен не вес, а экономическая цена. Они широко используются в больничном оборудовании и аварийном освещении.

Литий-ионные (Li-ion) батареи используются там, где важны высокая энергия и минимальный вес, но технология хрупкая и для обеспечения безопасности требуется схема защиты. Приложения включают мобильные телефоны и различные виды компьютеров. Литий-ионно-полимерные (литий-ионные полимерные) аккумуляторы в основном используются в мобильных телефонах. Они легкие и имеют более тонкую форму, чем литий-ионные аккумуляторы. Они также обычно более безопасны и имеют более длительный срок службы. Однако они кажутся менее распространенными, поскольку литий-ионные батареи дешевле в производстве и имеют более высокую плотность энергии.

Батареи и суперконденсаторы

Хотя существуют определенные типы батарей, которые способны хранить большое количество энергии, они очень большие, тяжелые и медленно выделяют энергию. Конденсаторы, с другой стороны, способны быстро заряжаться и разряжаться, но содержат гораздо меньше энергии, чем батарея. Однако использование графена в этой области открывает захватывающие новые возможности для хранения энергии с высокими скоростями заряда и разряда и даже экономической доступностью. Таким образом, улучшенная производительность графена стирает традиционную грань различия между суперконденсаторами и батареями.

Графеновые аккумуляторы сочетают в себе преимущества как аккумуляторов, так и суперконденсаторов

Аккумуляторы на основе графена почти готовы

Аккумуляторы на основе графена обладают огромным потенциалом, и, хотя они еще не полностью доступны для коммерческого использования, ведутся интенсивные исследования и разработки, которые, как мы надеемся, дадут результаты в будущем. будущее. Компании по всему миру (в том числе Samsung, Huawei и другие) разрабатывают различные типы аккумуляторов с графеновым усилением, некоторые из которых сейчас выходят на рынок. Основные области применения — электромобили и мобильные устройства.

В некоторых батареях графен используется периферийно, но не в химическом составе батарей.