Графеновые аккумуляторы: что это такое, как устроена батарея и где ее купить

Графеновый аккумулятор. Прорыв в создании устройств хранения энергии

Графеновые аккумуляторы окажут громадное влияние на все сферы повседневной жизни. Для примера, удельная емкость литий-ионного аккумулятора применяемого в настоящее время, составляет 200 Вт/ч на 1 кг веса. Графеновый аккумулятор такого же веса имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Очевидно, что графеновая аккумуляторная батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке. Кроме всего прочего такие батареи можно зарядить менее чем за 10 минут. Конечно, чтобы достичь такой скорости заряда необходима мощная зарядная станция, но это уже не такая большая проблема.

Графеновый аккумулятор такого же веса как литий-ионный (при 200 Вт/ч на 1 кг веса) имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Такая батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке

Еще в декабре 2018 года индийская компания Log 9 Materials объявила, что работает над металлическими воздушно-воздушными батареями на основе графена, что в теории может даже привести к появлению электрических транспортных средств, работающих на воде. Металлические воздушные батареи используют металл в качестве анода, воздух (кислород) в качестве катода и воду в качестве электролита. В воздушном катоде батарей используется стержень графена. Поскольку кислород должен использоваться в качестве катода, катодный материал должен быть пористым, чтобы воздух мог проходить, свойство, в котором графен превосходит другие. Согласно Log 9 Materials, графен, используемый в электроде, способен увеличить эффективность батареи в пять раз при стоимости в одну треть.

Содержание

Новые разработки графеновых аккумуляторов

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков. Они считают, что будущее за графеновыми аккумуляторами.

Сравнительно недавно Graphenano, компания из Испании, продемонстрировала прототип графен-полимерного аккумулятора обладающего уникальной способностью – требуемое время его заряда в 3 раза меньше, чем для обыденных литий-ионных аккумуляторов. Конечно же успехи этой компании подхлестнули громадный интерес различных производителей, которые стали тотчас предвкушать все выгоды применения таких аккумуляторов.

Эра графеновых аккумуляторов способна кардинальным образом изменить все мировое автомобилестроение.

В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей. Графеновые батареи менее громоздкие, чем их литий-ионные аналоги: масса графенового аккумулятора вдвое меньше массы литий-ионного. И что не маловажно, такие батареи не могут взорваться.

В конце 2015 года Graphenano открыли завод площадью более 7000 квадратных метров по производству графен-полимерных аккумуляторов в испанском городе Екла, благодаря объединению усилий с группой химиков из Национального университета Кордовы и компанией Grabat Energy. Было создано специальное оборудование для обеспечения 20 сборочных линий на 80 миллионов ячеек. Эти аккумуляторы не будут производить газ и не будут пожароопасными, заявляют в Graphenano, даже короткое замыкание им не будет страшно. Полимер был сертифицирован при сотрудничестве с институтами Декра (Испания) и TUV (Германия).

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке (в виде шестиугольников). Это строительный блок углерода, но графен сам по себе является замечательным веществом, обладающим множеством удивительных свойств, которые постоянно дают ему название «чудо-материал».

Графен – это слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке.

Как улучшить характеристики существующих аккумуляторов

В области аккумуляторов обычные материалы для аккумуляторных электродов (и перспективные) значительно улучшаются при добавлении графена. Графеновая батарея может быть легкой, долговечной и подходящей для накопления энергии большой емкости, а также для сокращения времени зарядки. Это продлит срок службы батареи, что связано с количеством углерода, который нанесен на материал или добавлен к электродам для достижения проводимости, а графен добавляет проводимости, не требуя количества углерода, которое используется в обычных батареях.

Графен может улучшить такие свойства батареи, как плотность энергии и форму, различными способами. Так литий-ионные аккумуляторы (и другие типы аккумуляторных батарей) могут быть улучшены путем 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 полезным для улучшения качества батареи. Например, гибрид катализа оксида ванадия (VO2) и графена может быть использован на литий-ионных катодах и обеспечивает быструю зарядку и разрядку, а также большую стойкость цикла зарядки. В этом случае VO2 обладает высокой энергоемкостью, но плохой электрической проводимостью, что можно решить, используя графен в качестве своего рода структурной «основы», на которой можно присоединить VO2- создавая гибридный материал, который обладает как повышенной емкостью, так и превосходной проводимостью.

Исследователи ищут новые типы активного электродного материала, чтобы вывести батареи на новый уровень высокой производительности и долговечности и сделать их более подходящими для больших устройств. Наноструктурированные материалы ионно-литиевых батарей могут обеспечить хорошее решение. По последним данным исследователи из Венского университета и международные ученые разработали новый наноструктурированный анодный материал для ионно-литиевых батарей, который увеличивает емкость и срок службы батарей.

2D/3D нанокомпозит на основе смешанного оксида металла и графена, разработанный двумя учеными и их командами, как утверждается, серьезно улучшает электрохимические характеристики литий-ионных аккумуляторов. Основанный на смешанном мезопористом оксиде металла в сочетании с графеном, этот материал может обеспечить новый подход к более эффективному использованию батарей в больших устройствах, таких как электрические или гибридные транспортные средства. Новый электродный материал обеспечил значительно улучшенную удельную емкость с беспрецедентной обратимой циклической стабильностью в течение 3000 обратимых циклов зарядки и разрядки даже при очень высоких режимах тока до 1280 миллиампер. Для сравнения, современные литий-ионные аккумуляторы теряют свою эффективность после примерно 1000 циклов зарядки.

Устройство графенового аккумулятора. Расщепленный кристалл стремится снова стать объемным. Ученым удается сдерживать двухмерную структуру и заставить работать в виде гальванического элемента. Стабильность зависит от подобранной электронной пары. Устройством аккумулятор напоминает литий-ионные, но вместо графитового слоя внедрен графеновый. Российские исследователи заменили анод оксидом магния. Композиция дешевле, меньше нагревается аккумулятор и уменьшается опасность возгорания.

Финансовые проблемы реализации научных достижений

Проблема создания новых аккумуляторных батарей еще и в том, что сейчас исследованиями в области элементов питания занимается слишком много компаний. Проектов просто огромное количество — от «пенных» и жидких батарей до аккумуляторов с экзотическими соединениями в составе электролита. И явного лидера среди всех этих компаний нет. Особого энтузиазма такая ситуация не вызывает и среди инвесторов, которые не слишком охотно выделяют деньги на новые проекты.

А денег требуется много. «Для того, чтобы создать небольшую промышленную линию по производству аккумуляторов, создаваемых по новым технологиям, требуется около $500 млн. И даже, если бы перспективный аккумулятор был создан, перевести научную работу в сферу коммерции не так просто. Разработчики мобильных устройств или производители электромобилей будут тестировать новые батареи годами, прежде, чем принять решение. Инвестиции за это время не окупятся, а компания-разработчик будет убыточной. Ученые утверждают, что наладить промышленную линию стоимостью в $500 млн. сложно, особенно, если бюджет на год составляет $5 млн.

И даже в том случае, когда новая технология попадет на рынок, производителю аккумуляторов нового типа придется пережить нелегкий период адаптации и поиска покупателей. Но пока что до этого этапа никто не доходил. Так, компании Leyden Energy и A123 Systems, разработавшие новые, вполне перспективные технологии, так и не вышли на рынок. Им просто не хватило для этого денег. Еще два перспективных «энергетических» стартапа, Seeo и Sakti3, были куплены другими компаниями. Причем суммы этих двух сделок были гораздо ниже того, на что рассчитывали первые инвесторы компаний.

Крупнейшие производители электроники, Samsung, LG и Panasonic, заинтересованы больше в совершенствовании текущих своих продуктов и увеличении числа их функций, чем в получении батарей нового типа. Поэтому пока что продолжается процесс оптимизации Li-Ion батарей, созданных еще в 70-х годах прошлого века. Остается надеяться, что у графеновых аккумуляторов все же получится разорвать порочный круг.

Графен обеспечил значительно улучшенную удельную емкость с беспрецедентной обратимой циклической стабильностью в течение 3000 обратимых циклов зарядки и разрядки даже при очень высоких режимах тока до 1280 миллиампер.

Что дальше?

Сегодня на исследования графена выделено несколько миллиардов долларов, и по прогнозам ученых, этот материал сможет заменить собою кремний в полупроводниковой промышленности. Графен несомненно перевернет мир технологий, в том числе и созданием новых аккумуляторных батарей в ближайшие годы, не в последнюю очередь еще и потому, что он недорог в производстве, и очень распространен в природе. Каждая из стран имеет его в изобилии.

Аккумуляторы на основе графена быстро становятся сопоставимыми по эффективности с традиционными твердотельными аккумуляторами. Они все время продвигаются, и скоро они превзойдут своих твердотельных предшественников. Дополнительные преимущества, связанные с присутствием графена в электродах, могут быть полезны, даже если эффективность не так высока. Для батарей, которые обладают аналогичной эффективностью, графеновые батареи являются идеальным выбором, они начали набирать обороты на коммерческом рынке. Ожидается, что мировой рынок графеновых аккумуляторов к 2022 году достигнет 115 миллионов долларов, увеличившись в среднем на 38,4% в течение прогнозируемого периода с рынком с доходом около 38% ».

Шведские исследователи из Chalmers смешивают графен и серу для новых литиево-серных батареи, теоретическая плотность энергии которых примерно в пять раз выше, чем у литий-ионных. Новая идея исследователей – пористый губчатый аэрогель, изготовленный из восстановленного оксида графена, который действует как автономный электрод в элементе батареи и позволяет лучше и более эффективно использовать серу.

Удивительные свойства графена

Графен является самым тонким материалом, известным человеку, толщиной в один атом, а также невероятно прочным – примерно в 200 раз прочнее стали. Кроме того, графен является отличным проводником тепла и электричества и обладает интересными способностями поглощения света. В целом графен характеризуется как материал с наивысшей подвижностью электронов среди всех известных материалов. Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами – таким образом графеновый проводник способен проводить электричество практически без потерь.

Графен – легкий, он весит всего 0,77 миллиграмма на квадратный метр. Поскольку это один 2D-лист, он имеет самую высокую площадь поверхности из всех материалов.

Листы графена являются гибкими, и фактически графен является наиболее растяжимым кристаллом – вы можете растянуть его до 20% от его первоначального размера, не разбивая его. Наконец, идеальный графен также очень непроницаем, и даже атомы гелия не могут пройти через него.

Он также считается экологически чистым и устойчивым, с неограниченными возможностями для многочисленных применений. Это действительно материал, который может изменить мир с неограниченным потенциалом для интеграции практически в любую отрасль.

Когда листы графена предоставлены сами себе, они будут складываться и образовывать графит, который является наиболее стабильной трехмерной формой углерода при нормальных условиях.

Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Графеновый аккумулятор – особенности эксплуатации магний-графеновых АКБ

Алмаз, графит, древесный уголь – это все углерод в различных трехмерных кристаллических решетках. Но нас интересует новый вид кристаллов, двухмерный, плоский. Он назван графеном и имеет выдающиеся свойства. Расщепить кристаллы на молекулярном уровне удалось совсем недавно, в 2004 году. Огромный поверхностный заряд материала обусловлен плоской структурой. Для использования в электротехнике важны и другие свойства – отличная тепло- электропроводность, увеличение допустимой мощности микроэлектронных схем. При толщине поверхности 91*10 ^-12м или 91 пикометра, на ней удерживается вес в 4 кг. Для аккумулятора важно, что тонкий слой графена принимает заряд мгновенно, и аккумулятор емкостью 55 А/ч заряжается за 8 минут.

Устройство графенового аккумулятора

Расщепленный кристалл стремится снова стать объемным. Ученым удается сдерживать двухмерную структуру и заставить работать в виде гальванического элемента. Стабильность зависит от подобранной электронной пары. Устройством аккумулятор напоминает литий-ионные, но вместо графитового слоя внедрен графеновый.

Ученые прогнозируют, будущее за графеновыми аккумуляторами. Их плюсы неоспоримы, а минусы минимальны. Но создать устойчивые компоненты, закрепить двухмерность углерода не просто.

Зарубежные научные корпорации пошли по пути создания графеновых накопителей энергии с электролитом в виде LiCoO2. Идут разработки, уже имеется опытное производство аккумуляторов с 2015 года. Первой стала испанская компания Graphenano. На зарядку графенового аккумулятора требуется всего 8 минут. При этом заявлено, что емкость литий-графеновых аккумуляторов в 10 раз больше, чем литий-ионных.

Российские исследователи заменили анод оксидом магния. Композиция дешевле, меньше нагревается аккумулятор и уменьшается опасность возгорания. Ученые прогнозируют емкость новых, магниево-графеновых аккумуляторов, больше литиевых в 2,5 раза.

Не остались в стороне разработчики в области IT-технологий. Графеновые аккумуляторы входят в производство. Уже в 2018 году эксперты из компании Elecjet выпустят портативный заряжающий аккумулятор USB-C на графеновой основе. Зарядить телефоны iPhone 5,6,7 можно будет за 5-10 минут.

В январе 2018 года компания Samsung обещала поставить в торговые сети новый смартфон Galaxy S9 с настоящей графеновой батареей. При емкости в 3000мА/ч заряжаться телефон будет 15 минут. Компания получила патент на графеновый аккумулятор для смартфонов и будет единственным мировым поставщиком.

Графеновый аккумулятор для электромобиля

Разработки аккумуляторов для автомобилей с графеном перспективны. Новости о производстве скупы. Компании всего мира стремятся создать собственные разработки. Поэтому информация о графеновых аккумуляторах засекречена.

В основном разработки ученых направлены на создание крупных аккумуляторов для транспорта. Автомобильный пробег на одной зарядке модели Tesla Mobil S составляет 800-1000 км, скорость зарядки 10-12 минут. Транспорт экологически чистый. С развитием производства графеновых аккумуляторов неизбежно строительство сети зарядных станций.

Производство графеновых аккумуляторов перспективно. Именно такого емкого и быстро заряжающегося источника энергии не хватает для развития электромобилей. Важно и то, что весит новый аккумулятор в 2 раза меньше литий-ионных батарей. Его механические свойства идеально вписываются в условия эксплуатации машин. Графен в 200 раз прочнее стали, эластичный. Первые опытные образцы уже проходят испытания.

В России лидером в разработке магний графеновых аккумуляторов является предприятие «Конгран» (конденсатор графеновый Академии наук), резидент центра Сколково. Ведутся работы по подбору и созданию устойчивой композиции двухмерного графена, стремящегося к объемной структуре.

Графеновый аккумулятор для квадрокоптера

Любой летательный аппарат эффективности полета и его дальности обязан бортовой АКБ. При выборе источника энергии важны емкость, токоотдача, вес и габариты. До появления графеновых аккумуляторов непревзойденными качествами обладали литий-полимерные. Но они склонны к возгоранию при перезаряде и нагревании. Этих недостатков лишены магний графеновые аккумуляторы. Купить некоторые из образцов уже возможно.

Лучшим считается аккумулятор в жестком корпусе Turnigy Graphene 5000 mAh 2S2P. Новая батарея поддерживает высокую выходную мощность, под нагрузкой остается холодной. При этом батарея обеспечивает разряд 90С постоянно и 130С кратковременно. Вес конструкции с проводами и разъемами 291 грамм. Заряжается быстро с потреблением тока до 15 С, от LiPo зарядки.

Есть и другие аккумуляторы, разработанные на основе графеновых составляющих от разработчика Graphene. К ним относится:

модель FlyMod от компании ONBO Power;
Dinogy Ultra Graphene 02 4S 80C – вторая доработанная модель;
Thunder Power Adrenaline – лучшие модели для продолжительных полетов.

Графеновый аккумулятор своими руками

Уже понятно, создать двухмерную структуру графена и закрепить его свойства – задача не из простых. Ученые всего мира работают над проблемой. Сделать в кустарных условиях графеновый аккумулятор невозможно.

Но усвоив, что слой углерода должен быть микроскопически тонким, мастера получают такой разными способами. Они истирют графит в тонкодисперсный порошок, производят химическую обработку, наносят его на подложку из алюминия. Предлагаем ознакомиться с одним из способов получения нужного состава.

Потребентся металлический сосуд с герметичной закрывающейся крышкой, с мешалкой. Миксер работает от асинхронного двигателя без перерыва 2 суток. В емкости смешивается в пену графитовый порошок с жидкостью Ферри. В полученной пене во взвешенном состоянии находятся микроскопические частицы графита. Высушить пену, собрать пыль, растворить ее в лаке для обработки алюминия – вот и готов «графен». Теперь состав нужно нанести на подложку из алюминия и строить магний-графеновый аккумулятор своими руками.

Есть способы сбора угольной пыли на липкую ленту, выжигание лучом лазера с получением чешуйчатого материала, растворение графита в смеси азотной и серной кислот. Высохший осадок выжигают в установке, получая легкие хлопья. Считают этот вид сажи графеном и работают с ним.

Видео

Предлагаем посмотреть видео и оценить один из способов получения гибкого графенового аккумулятора своими руками.

американская фирма обещает коммерческое производство

Глава американской компании Real Graphene Сэмюэль Гонг дал интервью изданию Digital Trends, в котором заявил, что его компания готова начать выпуск графеновых аккумуляторов с характеристиками, которые оставят далеко позади традиционные литий-ионные аккумуляторы. По словам Гонга, его батарею емкостью 3000 мАч удается полностью зарядить за 20 минут. Правда, с помощью 60-ваттной зарядки.

Также Гонг отметил, что если у большинства современных смартфонов аккумуляторы рассчитаны на 300—500 циклов полной зарядки-разрядки, то устройство его фирмы может выдержать 1500 циклов при аналогичной емкости. Еще одно преимущество графенового аккумулятора — он генерирует меньший нагрев, а следовательно, холоднее и безопаснее конкурентов.

— Графен — удивительный проводник тепла и электричества. Литий не любит, когда вы вкладываете много энергии и когда вы извлекаете много энергии. Мы применяли графен двумя разными способами. Мы смешиваем его с литием, добавляем композитный слой, как лист графена, в литиевую батарею. Он действует как проводник для электричества и не производит столько тепла, — пояснил Сэмюэль Гонг.

Real Graphene собирается предлагать производителям электроники не только сам аккумулятор, но и комплексное решение, которое включает чипсет, необходимый для корректной зарядки. Некоторые производители уже тестируют решение его компании. Предполагается, что использование графена в батареях повысит их стоимость на 30%.

Гонг уверен, что до конца года графеновые батареи появятся в девайсах крупных брендов. Правда, изначально лишь в устройствах топового уровня.

Что касается простого потребителя, то ему Гонг предлагает поучаствовать в краудфандинговой кампании, которую Real Graphene запустит в ближайшем будущем. На ней планируется реализовать два пауэрбанка G-100 и G-100 Max. Первый — на 10 000 мАч с тремя портами для зарядки за $90. Второй — на 20 000 мАч. Заряжать их предложат через продающийся отдельно за $15 100-ваттный блок питания.

Выполнит ли фирма Real Graphene свои обещания, узнаем до конца этого года.

Библиотека Onliner: лучшие материалы и циклы статей

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Особенности графеновых аккумуляторов для электромобилей

Ещё совсем недавно появление гибридных автомобилей, в которых сочеталось использование обычного двигателя внутреннего сгорания и электромотора, являлось чем-то невообразимым. Многие считали, что отказаться от ДВС невозможно, у них нет альтернативы.

Но сейчас электрокары стали привычным явлением. Такие машины встречаются повсеместно, а развитие технологий позволяет делать их всё более и более доступными.

Главной движущей силой в электромобиле является электрический двигатель. А питается он от специальных аккумуляторных батарей. Именно они являются тем самым компонентом, который производители стремятся улучшить и усовершенствовать. Главная задача заключается в том, чтобы аккумулятор мог дольше обеспечивать движение машины без остановки и дозарядки.

Пока ключевыми батареями выступают литиевые АКБ. Но у них может появиться серьёзных конкурент в виде графеновых аккумуляторов.

Что такое графен

Для начала нужно понять, какая основа, то есть база используется в случае с графеновыми АКБ.

Графеновые батареи, как и литиевые, являются тяговыми, а не стартерными, как на машинах с двигателями внутреннего сгорания.

Графен достаточно интересный и инновационный материал. Благодаря ему потенциально увеличится работоспособность питающих элементов электромобилей от нескольких сотен до тысячи проходимых километров без подзарядки.

Графен представляет собой кристалл углеводорода. Его атомы располагаются в единой плоскости. Толщина листа бесцветного материала равна толщине одного атома. Графен отличается повышенными показателями энергоёмкости и прочности.

Массовому появлению графена человечество обязано двум специалистам. Это Гейм и Новосёлов. Именно они совместными усилиями получили этот материал искусственным путём. В качестве подложки использовался оксид кремния.

В итоге вещество можно охарактеризовать как углеродную плёнку. Её толщина составляет примерно одну миллионную от толщины листа бумаги.

В настоящее время целый ряд компаний и специалистов работают над тем, чтобы получить возможность в крупных объёмах создавать рассматриваемый высокотехнологичный материал. Если этого удастся добиться, это можно будет считать огромным шагом на пути к революции в мире электроники.

На основе графена потенциально можно создать аккумуляторные батареи, компьютерные мониторы, полупроводниковые устройства и многое другое.

Устройство АКБ на основе графена

Теперь стоит рассмотреть особенности устройства графеновых аккумуляторов для электромобилей, поскольку именно в этой сфере могут применяться такие источники питания.

Интересно, что принцип работы ничем не отличается от того, как работают обычные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Здесь также протекают аналогичные электрохимические процессы. Но, разумеется, реакции внутри АКБ совершенно иные.

Это к вопросу о том, как устроен потенциально перспективный графеновый аккумулятор.

Рассматриваемый тип батарей можно сравнить с литий-полимерными аккумуляторами, поскольку по устройству они во многом похожи. Уже существует несколько технологий, позволяющих создавать графен-полимерные источники питания:

Одна из технологий предусматривает чередование пластин из графена и кремния, которые используются в качестве катода. При этом в роли анода применяют кобальтат лития.
Другая технология подразумевает, что вместо кобальтата задействуют более финансово доступный оксид магния, а катод останется аналогичным. Если судить по стоимости, сочетание магния и графена при создании АКБ обойдётся значительно дешевле, если сравнивать с аналогичным вариантом с использованием лития. Магний-графеновые АКБ вызывают повышенный интерес у автопроизводителей. Ведь потенциально при установке таких батарей на электрокар можно увеличить проходимую дистанцию автомобиля до 1000 километров без остановок на дозарядку. При этом полная зарядка будет занимать около 10 минут. Правда, для работы с графеновыми АКБ потребуются специальные зарядные устройства, которыми планируется оснастить АЗС.

Многие эксперты уверены, что именно за счёт повышения автономного пробега удастся привлечь повышенное внимание к электрическим машинам и наконец-то запустить плавный переход от ДВС к электромоторам.

Чтобы создать графеновые АКБ, применяют литий. Но это не самый распространённый и часто встречающийся природный материал. Его запасов объективно недостаточно для того, чтобы покрыть спрос со стороны автопроизводителей. Потому инженеры активно работают над созданием устройств, способных обеспечить замену лития на магний.

Какие именно характеристики смогут на практике обеспечить графеновые аккумуляторы при оснащении электромобилей, пока спрогнозировать сложно. Но специалисты не сомневаются, что будущее за графеном.

Принцип работы

Далее немного о том, как работает и на чём основывается графеновый аккумулятор.

В действительности принцип работы рассматриваемого графенового источника питания практически не отличается от классического свинцово-кислотного аккумулятора. Разница лишь в электрохимических процессах, протекающих внутри корпуса. Здесь их можно сравнить с литий-полимерными АКБ.

Чтобы лучше понять принцип работы разрабатываемого графенового аккумулятора, стоит выделить 2 основные технологии.

Американская технология. Здесь в качестве источников возникающей реакции, обеспечивающий формирование заряда, используют кобальтат лития и пластины кремния и графена, которые чередуются друг с другом.
Российская технология. Это аналог в виде магний-графеновой АКБ. Здесь вместо литиевой соли применяют оксид магния.

Преимущество российской разработки в том, что оксид магния доступнее лития и при этом является менее токсичным компонентом.

Графен отличается высокими показателями электропроницаемости и имеет склонность к накапливанию электрических зарядов. Эти особенности позволяют за счёт графена добиться увеличения скорости движения ионов, и тем самым повышается потенциальная ёмкость источника питания.

Изначально, когда технологию только начали разрабатывать, к листам графена добавляли литий. Но происходила бурная реакция при контакте с водой, и возникали окислительные процессы, из-за чего реализовать схему не удалось.

Когда литий контактирует с водой вне герметичного корпуса, это провоцирует сильнейший взрыв. Подобные АКБ ставить на машине очень опасно, поскольку в случае повреждения аккумулятор может выступить в роли причины возгорания.

Также литий-графеновые АКБ, как показали испытания, нуждаются в продолжительной зарядке. А это для электрокаров точно не подходит.

Всё это привело к тому, что разработчики переключились на магний-графеновые модификации.

Сильные и слабые стороны

Нелишним будет взглянуть на плюсы и минусы, характеризующие графеновые аккумуляторы и их перспективы развития.

Сильных сторон достаточно много. Среди них можно выделить такие:

исходный материал доступный и распространённый;
графен выпускают в больших объёмах;
метод получения материала достаточно простой и легко реализуемый;
незначительный вес, при котором 1 м² материала весит около 1 грамма;
экологичность и безопасность для окружающей среды;
высокая прочность;
водонепроницаемость;
способность быстро восстанавливать повреждённые участки;
показатели проводимости выше любого современного полупроводника;
высокие показатели удельной ёмкости;
возможность потенциально проехать более 1000 км без подзарядки;
долговечное вещество;
независимость от циклов заряд–разряд;
высокая скорость зарядки.

Проблема в плотности. Она не позволяет создать достаточно компактные рабочие образцы. Потому серийных вариантов небольших АКБ на основе графена до сих пор не существует. Но это, скорее, касается перспектив использования в мобильных девайсах.

Для машин крупные размеры – не проблема. Потому тут стоит говорить о неплохих перспективах на будущее.

Учитывая то, что плюсы заметно превосходят минусы, стоит ожидать дальнейшего развития таких АКБ и стремительного внедрения графенового аккумулятора в электромобили.

Текущая разработка графеновых АКБ

Многие ожидают, что уже совсем скоро электрический автомобиль, то есть электромобиль, сможет без проблем преодолевать дистанцию в более чем 800–1000 километров, не требуя при этом остановки на подзарядку.

Сейчас запущено производство графена в солидных промышленных масштабах. Основным действующим лицом выступает компания Graphenano, которая базируется в Испании. Причём испанские инженеры уже опробовали АКБ на основе графена, цена которой на 70% ниже в сравнении с аналогами других компаний. Путём тестирования было доказано, что на ней электрокар способен проехать до 1000 км. А на полную зарядку уходит всего 7 минут.

При этом вес графеновой АКБ меньше литий-ионного источника питания со схожими характеристиками.

Ещё в 2015 году испанская компания организовала крупное предприятие, основной задачей которого было изготовление таких АКБ. На имеющихся мощностях удаётся создавать примерно по 80 миллионов рабочих ячеек за год работы. Официальная презентация новинки в виде графеновых АКБ была запланирована ещё на 2017 год. Но пока никто так и не увидел результата работ испанских специалистов.

В США также ведутся активные работы в этом направлении. Здесь стоит выделить компанию Real Graphene, которая недавно презентовала первую графеновую АКБ для мобильных гаджетов.

В Австралии ведущими разработчиками графеновой технологии выступают специалисты университета Monash. Они работали над вопросом стабильности АКБ, поскольку графен постоянно стремится вернуться в своё исходное состояние, то есть превратиться в графит.

Эту проблему решили за счёт превращения пластин графена в гель.

Это позволило избавиться от слипания пластин, плюс вещество находится в постоянном стабильном состоянии. Эта разработка открывает перспективы для использования гелеобразного графена в других отраслях. При этом для создания гелевого раствора не требуется затрачивать большие деньги и ресурсы.

Перспективы развития

Пока ещё рано говорить о глобальном и полномасштабном внедрении графеновых аккумуляторов и батарей.

Но если этого удастся достичь, тогда перед графеном откроются великолепные перспективы. Эти источники питания могут применяться для:

электрокаров;
электрозаправок;
электростанций;
ветряных станций;
солнечных батарей и пр.

Это также и улучшение экологической ситуации, которую создают машины с двигателями внутреннего сгорания.

Графен является одним из тех материалов, который в буквальном смысле может перевернуть современные представления о мире и электрокарах в частности. Это крайне перспективное направление. Потому совсем скоро стоит ожидать поступления графеновых АКБ в продажу. Первые модели для мобильных девайсов уже есть на рынке. При этом стоят они 100–120 долларов.

Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году

Компания Samsung готовит к релизу смартфон с батарейной технологией, которая позволит ему полностью зарядиться менее чем за полчаса.

В ноябре 2017 года компания Samsung заявила о том, что инженеры исследовательского подразделения Samsung Advanced Institute of Technology успешно синтезировали графеновые элементы («графеновые шарики»), которые благоприятно влияют на работу литий-ионных батарей, повышая их емкость на 45%, а скорость зарядки увеличивается в пять раз, ведь графен «в 100 раз эффективнее проводит электричество, чем медь», передает энергию «в 140 раз быстрее», чем кремний, что делает его «идеальным материалом для быстрой зарядки».

Ссылка на научную статью «Graphene balls for lithium rechargeable batteries with fast charging and high volumetric energy densities» от инженеров Samsung Advanced Institute of Technology.

Затем эти «графеновые шарики» инженеры применили в катоде и аноде литиево-ионной батареи, что позволило серьезно улучшить ее качества. В компании Samsung запатентовала эту новую технологию в Южной Корее и США.

Благодаря новым графеновым элементам аккумуляторы смартфонов Samsung получилось зарядить в несколько раз быстрее — от 0% до 100% потребовалось всего 12 минут. Для сравнения, обычные аккумуляторы схожей емкости потребуют от одного до двух часов (примерно 3000 — 5000 мАч) для полной зарядки.

И вот, в августе 2019 года у издания Business Insider со ссылкой на авторитетного блогера Эвана Бласса, известного своей осведомленностью относительно предстоящих мобильных новинок, появилась информация о том, что компания в Samsung готовят к релизу смартфон с батарейной технологией с графеновыми элементами, которая позволит ему полностью заряжаться менее чем за 30 минут.

Почти во всех современных смартфонах и планшетах установлены традиционные литий-ионные аккумуляторные батареи, которые можно зарядить до 100% примерно за полтора часа (при условии, что в них реализована технология быстрой зарядки, такая как Qualcomm Quick Charge, Huawei SuperCharge или Oppo VOOC).

Например, флагманский планшетофон Galaxy Note10, недавно анонсированный Samsung, поддерживает быструю зарядку мощностью 45 Вт, что позволяет его аккумуляторной батарее емкостью 4 300 мА*ч зарядиться до 100% менее чем за шестьдесят минут.

В компании Samsung уже располагают реальным устройством с новой аккумуляторной батареей на основе графена, а инженеры ее исследовательского подразделения сейчас работают над повышением ее мощности и снижением производственных затрат на производство компонентов батареи.

Тем более, что аккумуляторные батареи на основе графена, емкость которых равна литий-ионным аналогам, обладают:

— значительно более компактными размерами;

— определенным уровнем гибкости, что может оказаться весьма полезным при проектировании складных смартфонов и гаджетов.

Инженеры компании Samsung считают, что переход на аккумуляторные батареи на основе графена позволит увеличить уровень емкости батарей мобильных устройств на 45%.

Ожидается, что будущий смартфон Samsung сможет заряжаться вдвое быстрее за счет аккумуляторной батареи на основе графена и выйти такая новинка сможет в 2020 или 2021 году.

«Литий-ионные батареи… неоптимальны, — написал Эван Бласс. — Samsung надеется выпустить по крайней мере один смартфон в следующем или 2021 году, как мне сказали, у которого будет графеновый аккумулятор».

Коммерческий графеновый аккумулятор — теперь реальность

Мы много раз слышали о том, что производители смартфонов планируют использовать графеновые аккумуляторы в своих смартфонах, однако до сих пор ни одна компания не представила такие устройства. Ситуация может измениться очень скоро.

Американская компания Real Graphene работает над аккумуляторами с улучшенными характеристиками, которые, по словам представителей компании, практически готовы для массового коммерческого использования. Главным преимуществом графеновой батареи является то, что она заряжается очень быстро.

Исполнительный директор Real Graphene Сэмюэль Гонг (Samuel Gong) отметил, что полная зарядка графенового аккумулятора емкостью 3000 мА•ч занимает около 20 минут при использовании 60-ваттной зарядки. Это в разы быстрее, чем заряжаются современные аккумуляторы большинства смартфонов.

Он добавил, что большинство аккумуляторов современных смартфонов выдерживают от 300 до 500 циклов зарядки без существенного ухудшения характеристик. А батареи Real Graphene могут выдержать около 1500 циклов при той же емкости. Поскольку графеновый аккумулятор генерирует гораздо меньше тепла, он оказывается холоднее и безопаснее.

Коммерческий графеновый аккумулятор — теперь реальность

Компания утверждает, что она предоставляет своим клиентам комплексное решение, которое включает батарею и специальный чипсет, необходимый для зарядки. Хотя компания еще не заключила соглашение с производителями смартфонов, она начала продавать портативные аккумуляторы Real Graphene.

Версия на 10 000 мА•ч предлагается за 90 долларов, а 100-ваттный блок питания обойдется в 15 долларов. Также ожидается версия емкостью 20 000 мА•ч. Они работают не так быстро, как будут работать будущие графеновые аккумуляторы смартфонов, но все равно заряжаются быстрее конкурентов. Производитель заявляет, что 20-минутной зарядки внешнего аккумулятора хватает, чтобы полностью зарядить смартфон, а полная зарядка базовой версии занимает 55 минут.

Все о графеновых аккумуляторах нового поколения: параметры, условия эксплуатации

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 307 Опубликовано 02.05.2020

Ритм современной жизни становится все стремительнее – мы стараемся сделать больше дел за короткое время. Мобильные устройства помогают нам увеличить “скоростные нормы”, но и они иногда подводят – ресурс автономной работы ограничен ёмкостью аккумуляторов и временем их заряда.

Производители мобильных устройств мечтают о «вечной батарейке», а ученые стараются мечту сделать реальностью.

Графеновые аккумуляторы – описание, история создания

Технологическим прорывом на пути создания сверхъемких аккумуляторных батарей стало открытие графена.

Графен – это углеродная пленка, образованная жестким соединением атомов углерода в гексагональную структуру, напоминающую пчелиные соты. Получен уникальный материал из графита методом расщепления. Толщина листа графена всего один атом – это первый в истории двумерный кристалл, который представляет собой почти идеальный проводник.

Ученые за открытие графена получили Нобелевскую премию, потому что материал нового поколения уникален и обладает, помимо тонкости, другими замечательными свойствами:

высокой электропроводностью;
гибкостью;
теплопроводностью;
огромной механической прочностью;
прозрачностью;
непроницаемостью для большинства газов и жидкостей.

В последние годы для исследований технологий на основе графена выделяются большие средства – область его применения обширна: в отраслях высоких технологий, в электротехнической области промышленности, в космических и военных отраслях, в медицине, в автомобилестроении и сфере экологии.

Идеален графен для производства аккумулятора – максимальное отношение поверхности графенового листа к объему позволяет компоновать материал в плоский проводник, который накапливает большой заряд практически мгновенно.

Справка: Аккумуляторные батареи – это химические источники тока, способные многократно накапливать и отдавать заряд.

Состав батареи

Графеновый аккумулятор что это и как он устроен рассмотрим подробно.

Устройство представляет собой специальный металлополимерный корпус, в который вставлены две пластины из разнородных металлов (медь и алюминий) с выводами для обеспечения электрических контактов – между электродами помещен электролит (жидкий или твердый). Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса стоит разделительная пластина – сепаратор, который не дает отрицательно заряженным атомам лития свободно перемещаться между электродами.

Устройство графеновых аккумуляторов сходно с литий-полимерными, только в графеновых батареях электролитом и сепаратором служит графен.

Принцип работы

Схема работы графен-полимерных аккумуляторов не отличается от литий-ионных. Принцип одинаков – при заряде и разряде ионы лития постоянно перемещаются между анодом и катодом через электролит, в то время как электронам приходится достигать анода или катода по внешней цепи, создавая в ней электрический ток.

Происходит это так:

При разряде на аноде происходит окислительная химическая реакция, которая приводит к появлению свободных электронов. Они стремятся попасть на катод, где их концентрация мала, однако на пути свободных электронов возникает сепаратор, поэтому для них остается единственный путь – цепь нагрузки, куда замкнута батарея. Направленное движение электронов питает присоединенное к батарее устройство энергией.
Положительно заряженные ионы лития также направляются к катоду, но уже через сепаратор, который свободно пропускает положительно заряженные частицы.
После перемещения всех электронов к катоду наступает фаза разряда аккумулятора.
Подав на электроды напряжение определенной величины, можно запустить процесс перемещения ионов в обратном порядке – электроны опять соберутся на аноде и будут оставаться там до очередного подключения нагрузки.

Преимущества над литиевыми

Несмотря на сходство конструкции и принцип действия, графитовые аккумуляторы превосходят литиевые по своим характеристикам – графен быстрее накапливает заряд за счет высокой электропроводности.

Технические возможности

Аккумулятор нового поколения на основе графена обладает уникальными свойствами – применение таких источников энергии станет прорывом в создании электромобилей и производстве смартфонов.

Скорость зарядки

Испанские разработчики представили прототип аккумулятора на основе графена – время полного заряда такой батареи в десятки раз меньше, чем аналогичных литий-полимерных батарей, а в режиме быстрой зарядки составляет всего пять минут.

Huawei в одной из своих моделей использовала технологию быстрой зарядки – благодаря вкраплениям графена 45 процентов заряда накапливалось за пять минут.

Накопительные свойства графеновых батарей

Графен на счет своего строения способен в большом количестве накапливать электрические заряды на своей поверхности, что позволяет значительно увеличить емкость графеновых батарей.

Компания «Graphenano» запустила в производство аккумуляторы «Grabat» с емкостью позволяющей электромобилю проехать более тысячи километров без подзарядки.

Внимание! Немецкие концерны начали тестирование АКБ «Grabat» на собственных автомобилях – эра бензиновых двигателей заканчивается.

Сфера применения

Высокие емкость и скорость заряда/разряда графеновых батарей, а также низкая стоимость их производства станет новой вехой в производстве электромобилей.

До сих пор производительность мобильных устройств и телефонов существенно ограничивалась временем автономной работы – с графеновыми источниками энергии стоит ожидать появления гаджетов с невероятными возможностями. Корпорация Samsung решает проблему внедрения графена в накопители энергии для телефонов с помощью графеновых шариков.

Важно! Пока не созданы достаточно маленькие батареи из графена для электронных девайсов – графеновые технологии используются только при производстве внешних аккумуляторов, способных заряжать смартфон вместо полутора часов за 10-12 минут.

Преимущества графеновых батарей

Повсеместное внедрение источников энергии на основе графена только вопрос времени, ведь его преимущества перед другими видами аккумуляторов очевидны.

Небольшой вес

Графен очень легкий – два квадратных метра весят всего полтора грамма. Поэтому графеновые АКБ весят значительно меньше, чем аналогичные литий-ионные батареи.

Высокая проводимость

Простая кристаллическая структура кристалла графена не создает препятствий движению электронов – его электропроводность выше, чем у полупроводников. Это свойство графена дает возможность графеновым батареям заряжаться быстрее остальных АКБ.

Прочность

Прочность графена близка к прочности алмаза, поэтому разработчики уверены, что батареи на его основе будут более устойчивы к разрушениям.

Водонепроницаемость

Для стабильного состояния аккумуляторов разработана технология превращения графеновых пластин в водянистый гель – гелевый раствор уменьшает время зарядки батареи до нескольких секунд.

Высокая удельная емкость

Электрод, изготовленный из графена, позволяет ионам лития не только скапливаться на поверхности, но и проникать внутрь материала, что увеличивает количество заряженных частиц в аккумуляторе, значительно увеличивая его емкость.

Невысокая стоимость

Графит широко распространен на земле, а производство графена недорого – батареи из этого материала стоят дешевле литий-ионных.

Замена дорогого и редкого лития на магний по технологии, используемой в России, значительно удешевит производство.

Проблемы новой технологии

Плюсы новой технологии очевидны, но производство графеновых АКБ имеет и свои недостатки.

Неподходящая плотность материала

Графен имеет низкую плотность, что ограничивает создание компактных источников энергии.

Большие размеры аккумуляторов

Большой размер батарей не позволяет устанавливать их в мобильные устройства.

Внимание! Можно сделать магний-графеновый аккумулятор своими руками, однако процесс создание графена в домашних условиях сложен:

в металлической емкости в течение двух суток миксером, который работает от асинхронного двигателя, взбивают графитовый порошок и жидкость для мытья посуды;
пену высушивают, полученную пыль растворяют в лаке для обработки алюминия;
состав наносят на подложку из алюминия – получившийся материал и есть графен.

Перспектива использования графеновых аккумуляторов в качестве альтернативного источника энергии может радикально изменить будущее человечества – отказ от углеводородов поможет улучшить экологию планеты.

графеновых батарей

Что такое графеновая батарея?

Литий-ионные аккумуляторы имеют хорошую емкость по сравнению с их объемом и весом. Однако есть один недостаток: они долго заряжаются. Еще одним недостатком является их максимальная выходная мощность. Литий-ионные аккумуляторы могут иметь большую емкость, но их максимальная выходная мощность ограничена из-за риска перегрева.

Графеновые батареи изготавливаются путем улучшения существующих литий-ионных батарей. Это достигается путем обогащения электродов графеном, который меняет их химические и физические свойства.Результатом являются улучшенные характеристики скорости заряда / разряда, а также улучшенная емкость. Улучшенная скорость разряда означает, что графеновые батареи имеют более высокую максимальную выходную мощность.

Аккумуляторы графена являются новой технологией, и с 2013 года они только начинают массовое производство. Это означает, что они все еще находятся в стадии исследования. Оптимальные производственные процессы еще предстоит выяснить. В этой области недостаточно знаний, а рецензируемые научные материалы по-прежнему ограничены.Мы попытаемся объяснить принцип работы, используя один пример, который можно найти в научной литературе. Если вы заинтересованы в инвестировании в графен, обратите внимание на Инвестиции в графен

Как делают графеновые батареи?

Ванадиево-оксидная графеновая батарея

Исследователи из Университета Райс обнаружили новый материал, который представляет собой гибрид оксида ванадия (VO ₂) и графена. Этот гибрид может быть использован в катодах Li-Ion аккумуляторов.

Измерения показывают, что эти гибридные катоды могут полностью заряжаться и разряжаться в течение 20 секунд. и выдерживать более 1000 циклов зарядки. После 1000 циклов емкость была еще лучше, чем 90% от номинальной.

Оксиды ванадия обладают высокой энергоемкостью при использовании в литий-ионных батареях. Это потому, что они собирают ионы лития, как губка. Недостатком использования оксида ванадия (VO ₂) или пентоксида ванадия (VO ₅) является то, что оксиды в общем плохие электрические проводники.Низкая проводимость приводит к снижению скорости заряда / разряда.

Ученые нашли способ использовать графен, который является отличным проводником, в качестве структурного каркаса , к которому присоединен оксид ванадия. Этот гибрид наследует хорошие свойства емкости от оксида ванадия и хорошая проводимость из графена, которая позволяет быстро перезарядить.

Процесс состоит из смешивания нанопластов оксида графита с порошкообразным VO ₅.Смесь суспендируют в воде и нагревают до высокой температуры. При этих температурах пентоксид ванадия восстанавливается до VО ₂, а оксид графита восстанавливается до графена. По мере кристаллизации VO _{29916 он образует нано-ленты толщиной около 10 нм и шириной 600 нм,
с одноатомным толстым покрытием графена. Эти ленты длиной в десятки микрометров, и они
имеют очень большую удельную поверхность, которая позволяет очень быстро
диффузия электронов и литий-ионов благодаря свойствам впитывания ионов VO ₂ и
высокая проводимость графена.Эти два свойства в сочетании позволяют быстро заряжать и разряжать,
а также высокая максимальная выходная мощность для этих батарей.}

Настоящая техническая сложность в изготовлении графеновых батарей – это фактическое производство ВО ₂ – графеновый гибридный материал. Чтобы произвести гибрид, условия процесса, такие как температура, давление и концентрации смеси, должны контролироваться очень точно. Параметры процесса в настоящее время относительно хорошо известны и могут легко контролироваться, что позволяет осуществлять крупномасштабное производство.

LiFePo ₄ графеновая батарея

Батареи LiFePo ₄, также называемые LFP (литий-железо-фосфатные) аккумуляторы используйте LiFePo ₄ в качестве катода. Батарея LFP является типом перезаряжаемой литий-ионные аккумуляторы. Даже если они имеют более низкую плотность энергии, чем некоторые другие потребительские литий-ионные аккумуляторы, они имеют более высокую удельную мощность. Плотность мощности индикатор скорости, с которой энергия может подаваться от батареи.Из-за их выше Плотность мощности, они особенно интересны для использования в электромобилях. Батареи LiFePo ₄ также намного безопаснее, чем другие литий-ионные технологии. благодаря их лучшей термической и химической стабильности. Их очень трудно зажечь во время процесс зарядки, и батареи LFP могут справиться с гораздо большей нагрузкой, чем другие литий-ионные аккумуляторы прежде чем потерпеть неудачу.

В сентябре 2010 года группа ученых впервые опубликовала статью о усиление катода LiFePo ₄ с использованием графена.Результаты их исследования были удивительны Мало того, что их графеновые батареи заряжались во много раз быстрее, чем Li-Ion, они также имели большую емкость, которая была больше теоретического максимума для классического Аккумуляторы LFP.

Как им удалось создать эту графеновую батарею? По сути, они создали новый, композитный материал, состоящий из LiFePo ₄ и графена. Для этого они смешали LiFePo ₄ наночастиц с нанолистами оксида графена и используемые процессы, такие как распылительная сушка и отжиг.В результате материал состоял из LiFePo ₄ первичные наночастицы, встроенные во вторичные сферические микрочастицы, которые были свободно обернуты, используя трехмерную сеть графеновых листов.

Мобильность и миграция электронов были значительно улучшены с использованием графена, который это очень хороший электрический проводник. Наноразмерные отверстия в графеновых листах позволяют для увеличения подвижности Li ⁺ по всей трехмерной матрице графена.То, что они создали, было в основном ионная губка , которая может поглощать ионы Li ⁺ и в то же время электроны свободно перемещаться внутри матрицы.

При нанесении на графеновые батареи этот новый LiFePo ₄ -трафеновый композитный материал дает отличные результаты и позволяет батарее иметь отличные свойства. Начать с, удельная емкость составляет 70 мАч на грамм. Это означает, что батарея вашего мобильного телефона может весить под 20 грамм.Снижение веса – тепло приветствуемое улучшение к электрическому автомобили, которые могли бы использовать сотни килограммов батарей для запуска. Заряд и разрядка ставки были также улучшены. Эти улучшенные графитовые батареи LFP могут заряжаться при 10С и разряжать при 20 ° C в течение 1000 циклов со скоростью затухания менее 15%. К лучшему понять это, если батарея рассчитана на 1200 мАч, это означает, что она может, в теории, обеспечить 1200 мА тока в течение одного часа. В этом контексте 1С представляет номинальный ток, что в нашем примере составляет 1200 мА.Обычные литий-ионные аккумуляторы заряжаются при 0,5 – 0,8 С и разряжаются до 1С. С другой стороны, эти улучшенные графеновые батареи были способны надежно заряжать и разряжать со скоростью, в 20 раз превышающей классические литий-ионные аккумуляторы. Пиковая скорость разряда была безопасно увеличена до 70C, что является 70-кратным улучшением батареи удельная мощность.

графеновые аккумуляторы

Быстрая зарядка графеновых батарей может стать следующим шагом в аккумуляторе энергии электромобилей.Для полной зарядки обычных электромобилей требуется много времени – в некоторых случаях – до 5 часов. Даже при полной зарядке они предлагают пробег всего около 50 миль в некоторых автомобилях. Аккумуляторы графена могут предложить тот же диапазон, но время зарядки может быть сокращено до менее чем полчаса.

Источники:
IEEE спектр – http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/faster-and-cheaper-process-for-graphene-in-liion-batteries

Последнее изменение этой страницы: 26 апреля 2013 г.

литий-ионных батарей против графеновых батарей Nanografi Blog Переключить меню

категории

Материалы для COVID-19
Материалы для 3D-принтеров
Углеродные нанотрубки
- Все углеродные нанотрубки
- Волокна из углеродных нанотрубок
- Губки из углеродных нанотрубок
- УНТ Дисперсии
  - Все дисперсии УНТ
  - Все дисперсии углеродных нанотрубок
- CNT с двойными стенками
- Одностенные CNT
  - Все одностенные УНТ
  - SWCNT,> 65%
  - SWCNT,> 92%
  - SWCNT,> 95%
  - SWCNT,> 96%
  - SWCNT,> 65%, -COOH
  - SWCNT,> 92%, -COOH
  - SWCNT,> 65%, -OH
  - SWCNT,> 92%, -OH
- Многостенные УНЦ графитированные
- Короткостенные многостенные CNT
- Многостенные УНЦ
  - Все многостенные УНТ
  - MWCNT,> 92%
  - MWCNT,> 95%
  - MWCNT,> 96%
  - Выровненный MWCNT,> 96%
  - MWCNT,> 90%, -COOH
  - MWCNT,> 92%, -COOH
  - MWCNT,> 96%, -COOH
  - MWCNT,> 92%, -OH
  - MWCNT,> 96%, -OH
  - MWCNT,> 96%, -Ni
  - MWCNT,> 99%, -Ni
  - Промышленные MWCNTs
  - Углеродные нановолокна
Графен
Фуллерен
Наночастицы
Микрочастицы
Редкоземельные материалы
Цели распыления

ученых разработали лучшую графеновую батарею

POWERING the Future

Испанская компания Graphenano представила графеновую полимерную батарею, которая может позволить электрическим транспортным средствам иметь максимальную дальность поражения в 800 километров (497 миль). Аккумулятор также можно зарядить всего за несколько минут.

И это может сделать больше, чем революционизировать электромобили.

Компания отмечает, что батарея предназначена для ряда применений и может использоваться в домах, велосипедах, дронах и даже кардиостимуляторах.Эти батареи, получившие название Grabat, будут производиться в Екла, Испания, и будут иметь плотность энергии 1000 Втч / кг (для сравнения, литиевые батареи обычно имеют плотность энергии 180 Вт / кг). Грабат также будет иметь напряжение 2,3 В.

Если этого недостаточно, батарея может разрядиться и зарядиться быстрее, чем стандартная литий-ионная батарея (почти в 33 раза больше, чем литиевая). Он также не проявляет эффекта памяти, явление, при котором зарядка батареи многократно снижает ее максимальный энергетический потенциал.

Лучший независимый анализ TÜV и Dekra показал, что батареи безопасны и не подвержены взрывам, таким как литиевые батареи, а испытания, проведенные компанией, показали, что после короткого замыкания батарея способна вернитесь на работу с 60% нагрузки.

ПОЛУЧЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ МИЛИ

Если вы не слышали об этом чудо-материале, графен – это наноматериал толщиной всего в один атом. Это удивительно твердо, но гибко и эластично.Давно известно, что графен обладает очень высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Это также свет и производит электричество после удара света.

Компания планирует выпустить прототипы уже в середине 2016 года, а коммерческие аккумуляторы будут выпущены к концу года.

Они прогнозируют, что к 2019 году оборот компании составит 3000-4000 миллионов евро. Если Грабат действительно станет успешным и приведёт в действие следующий Тесла, достижение этой цифры не кажется таким уж надуманным.

заряд в секундах, в последние месяцы

Хотя смартфоны, умные дома и даже умные носимые устройства становятся все более продвинутыми, они все еще ограничены по мощности. Аккумулятор не продвинулся за десятилетия. Но мы находимся на грани силовой революции.

Крупные технологические и автомобильные компании слишком осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов.В то время как чипы и операционные системы становятся все более эффективными для экономии энергии, мы все же смотрим только на один или два дня использования на смартфоне, прежде чем перезаряжаться.

Несмотря на то, что может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем получить недельную жизнь от наших телефонов, развитие идет хорошо. Мы собрали все лучшие открытия аккумуляторов, которые могут быть у нас в ближайшее время, от беспроводной зарядки до сверхбыстрой 30-секундной зарядки. Надеюсь, вы скоро увидите эту технологию в своих гаджетах.

Исследователи из Университета Техаса разработали литий-ионную батарею, в которой в качестве катода не используется кобальт.Вместо этого он переключился на высокий процент никеля (89 процентов), используя марганец и алюминий для других ингредиентов. «Кобальт – наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодных батареях», – сказал профессор Арумугам Мантирам, механический факультет Уокера и директор Техасского института материалов. «И мы полностью устраняем это». Команда говорит, что они преодолели общие проблемы с этим решением, обеспечивая хорошее время автономной работы и равномерное распределение ионов.

SVOLT представляет аккумуляторы без кобольта для электромобилей

Несмотря на то, что свойства электромобилей по снижению выбросов широко распространены, все еще существуют противоречия в отношении аккумуляторов, особенно использования редкоземельных металлов, таких как коболт.SVOLT, базирующаяся в Чанчжоу, Китай, объявила, что она производит безоболтовые батареи, предназначенные для рынка электромобилей. Помимо сокращения редкоземельных металлов, компания утверждает, что они имеют более высокую плотность энергии, что может привести к дальности до 800 км (500 миль) для электромобилей, а также продлить срок службы батареи и повысить безопасность. Где мы увидим эти батареи, мы не знаем, но компания подтвердила, что работает с крупным европейским производителем.

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

Чтобы решить проблему нестабильного кремния в литий-ионных батареях, исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод получения гибридного анода с использованием мезопористых кремниевых микрочастиц и углеродных нанотрубок. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы заменить графит в качестве анода в батареях и использовать кремний, емкость которого в десять раз больше. Использование этого гибридного материала улучшает рабочие характеристики батареи, в то время как кремниевый материал устойчиво производится из золы шелухи ячменя.

Университет Монаш

Литий-серные батареи могут превзойти Li-Ion и снизить воздействие на окружающую среду.

Исследователи Университета Монаш разработали литий-серные аккумуляторы, которые могут питать смартфон в течение 5 дней, превосходя литий-ионные. Исследователи изготовили эту батарею, имеют патенты и интерес производителей. Группа имеет финансирование для дальнейших исследований в 2020 году, заявив, что продолжатся исследования в области автомобилей и энергосистемы.

Говорят, что новая технология аккумуляторов оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем литий-ионные, и снижает производственные затраты, предлагая при этом питание транспортного средства на 1000 км (620 миль) или смартфона в течение 5 дней.

Батарея IBM получена из морской воды и превосходит литий-ионный

IBM Research сообщает, что обнаружила новый химический состав аккумуляторов, который не содержит тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, и потенциально может превзойти литий-ионные. IBM Research утверждает, что этот химический состав никогда ранее не использовался в сочетании в батарее и что материалы могут быть извлечены из морской воды.

Производительность батареи является многообещающей, поскольку IBM Research заявляет, что она может превзойти литий-ионную батарею в ряде различных областей – она дешевле в изготовлении, она может заряжаться быстрее, чем литий-ионная, и может работать как при более высокой мощности и плотности энергии.Все это доступно в батарее с низкой воспламеняемостью электролитов.

IBM Research отмечает, что эти преимущества сделают его новую технологию аккумуляторов пригодной для электромобилей, и она вместе с Mercedes-Benz развивает эту технологию в жизнеспособную коммерческую батарею.

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

Несмотря на то, что литий-ионные батареи используются повсеместно и их использование растет, управление этими батареями, в том числе определение того, когда эти батареи достигли конца срока службы, затруднено.Panasonic, работающий с профессором Масахиро Фукуи из Университета Рицумейкан, разработал новую технологию управления батареями, которая значительно упростит мониторинг батарей и определение остаточной ценности литий-ионных аккумуляторов в них.

Panasonic говорит, что ее новая технология может быть легко применена с заменой системы управления батареями, которая упростит мониторинг и оценку батарей с несколькими сложенными в ряд элементами, что вы можете встретить в электромобиле. Panasonic сказал, что эта система поможет продвинуться к устойчивому развитию, способствуя более эффективному управлению повторным использованием и утилизацией литий-ионных аккумуляторов.

Асимметричная температурная модуляция

Исследования показали, что метод зарядки приближает нас к экстремально быстрой зарядке – XFC – с целью обеспечить пробег электромобиля на 200 миль примерно за 10 минут при зарядке 400 кВт. Одной из проблем при зарядке является литирование в батареях, поэтому асимметричный метод температурной модуляции заряжает при более высокой температуре, чтобы уменьшить покрытие, но ограничивает это 10-минутными циклами, избегая роста между твердыми электролитами и интерфазами, что может сократить срок службы батареи.Сообщается, что этот метод снижает степень деградации батареи, позволяя заряжать XFC.

Pocket-lint

Песочная батарея обеспечивает в три раза больший срок службы батареи

Этот альтернативный тип литий-ионной батареи использует кремний для достижения в три раза лучшей производительности, чем современные графитовые литий-ионные батареи. Аккумулятор по-прежнему литий-ионный, как и в вашем смартфоне, но он использует кремний вместо графита в анодах.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде некоторое время занимались нанокремнием, но он слишком быстро разлагается и его сложно производить в больших количествах.Используя песок, он может быть очищен, измельчен в порошок, затем измельчен с солью и магнием перед нагреванием для удаления кислорода, что приводит к чистому кремнию. Это пористый и трехмерный материал, который помогает в производительности и, возможно, сроке службы батарей. Изначально мы взялись за это исследование в 2014 году, и теперь оно приносит свои плоды.

Silanano – это стартап, специализирующийся на аккумуляторных технологиях, который выводит эту технику на рынок, и на которую были вложены крупные инвестиции таких компаний, как Daimler и BMW. Компания заявляет, что ее решение может быть применено к существующему производству литий-ионных аккумуляторов, поэтому оно предназначено для масштабируемого развертывания, обещая повышение производительности аккумуляторов на 20% сейчас или на 40% в ближайшем будущем.

Захват энергии от Wi-Fi

Несмотря на то, что беспроводная индуктивная зарядка является обычной практикой, возможность захвата энергии от Wi-Fi или других электромагнитных волн остается проблемой. Команда исследователей, однако, разработала ректенну (антенну для сбора радиоволн), которая, по мнению всего лишь нескольких атомов, делает ее невероятно гибкой.

Идея состоит в том, что устройства могут включать эту ректенну на основе дисульфида молибдена, чтобы можно было получать энергию переменного тока от Wi-Fi в воздухе и преобразовывать ее в постоянный ток, чтобы либо перезарядить батарею, либо напрямую питать устройство.Это может привести к появлению медицинских таблеток без необходимости использования внутренней батареи (безопаснее для пациента) или мобильных устройств, которые не требуют подключения к источнику питания для зарядки.

Энергия, полученная от владельца устройства

Вы можете стать источником энергии для своего следующего устройства, если исследование TENG будет осуществлено. ТЭНГ – или трибоэлектрический наногенератор – это технология сбора энергии, которая улавливает электрический ток, образующийся при контакте двух материалов.

Исследовательская группа из Суррейского института передовых технологий и Университета Суррея дала представление о том, как эту технологию можно использовать для питания таких устройств, как носимые устройства. Хотя мы пока еще не увидели его в действии, исследования должны предоставить дизайнерам инструменты, необходимые для эффективного понимания и оптимизации будущей реализации TENG.

Золотые батареи с нанопроволоками

Великие умы в Калифорнийском университете в Ирвайне взломали батареи с нанопроволоками, которые могут выдержать множество перезарядок.Результатом могут стать будущие батареи, которые не умирают.

Нанопроволоки, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, открывают большие возможности для будущих батарей. Но они всегда ломались при перезарядке. Это открытие использует золотые нанопроволоки в гелевом электролите, чтобы избежать этого. Фактически, эти батареи были проверены на перезарядку более 200 000 раз за три месяца и не показали никакого ухудшения качества.

Твердотельные литий-ионные

Твердотельные батареи традиционно обеспечивают стабильность, но за счет передачи электролита.В статье, опубликованной учеными Toyota, говорится об испытаниях твердотельной батареи, в которой используются сульфидные суперионные проводники. Все это означает превосходную батарею.

В результате получается батарея, которая может работать на уровнях суперконденсаторов для полной зарядки или разрядки всего за семь минут, что делает ее идеальной для автомобилей. Поскольку он твердотельный, это также означает, что он намного стабильнее и безопаснее, чем современные батареи. Твердотельное устройство также должно работать при температуре до минус 30 градусов по Цельсию и до ста.

Электролитные материалы по-прежнему создают проблемы, поэтому не ожидайте увидеть их в автомобилях в ближайшее время, но это шаг в правильном направлении в направлении более безопасных и более быстрых аккумуляторов.

графеновые батареи Grabat

графеновые батареи потенциально могут быть одними из самых превосходных из доступных. Grabat разработал графеновые аккумуляторы, которые могут предложить электромобилям пробег до 500 миль на зарядке.

Graphenano, компания, занимающаяся разработкой, говорит, что батареи могут быть полностью заряжены всего за несколько минут и могут заряжаться и разряжаться в 33 раза быстрее, чем ион лития.Разряд также имеет решающее значение для таких вещей, как автомобили, которым требуется огромное количество энергии, чтобы быстро оторваться.

Не известно, используются ли в настоящее время батареи Grabat для каких-либо продуктов, но у компании есть аккумуляторы для автомобилей, беспилотников, велосипедов и даже дома.

Лазерные микро-суперконденсаторы

Rice Univeristy

Ученые из Университета Райса сделали прорыв в области супер-суперконденсаторов. В настоящее время они дорогостоящие, но с использованием лазеров, которые могут скоро измениться.

При использовании лазеров для прожигания рисунков электродов в листах пластика затраты на производство и объем работ значительно снижаются. В результате батарея может заряжаться в 50 раз быстрее, чем современные батареи, и разряжаться даже медленнее, чем современные суперконденсаторы. Они даже жесткие, способны работать после того, как согнулись более 10000 раз в тестировании.

Пенные батареи

Прието считает, что будущее за батареями – это 3D. Компании удалось взломать это с ее батареей, которая использует подложку из медной пены.

Это означает, что эти батареи будут не только более безопасными, благодаря отсутствию легковоспламеняющихся электролитов, но они также будут предлагать более длительный срок службы, более быструю зарядку, в пять раз более высокую плотность, дешевле в изготовлении и будут меньше, чем в настоящее время.

Prieto стремится сначала размещать свои батареи в небольших предметах, например, в носимых. Но в нем говорится, что батареи можно увеличить, чтобы мы могли видеть их в телефонах и, возможно, даже в автомобилях в будущем.

Carphone Warehouse

Складная батарея, как бумага, но прочная

The Jenax J.Аккумулятор Flex был разработан для создания гибких гаджетов. Бумажная батарея может складываться и быть водонепроницаемой, что означает, что она может быть встроена в одежду и предметы одежды.

Батарея уже была создана и даже прошла испытания на безопасность, в том числе сложена более 200 000 раз без потери производительности.

Ник Билтон / New York Times

uBeam по воздуху заряжается

uBeam использует ультразвук для передачи электроэнергии. Сила превращается в звуковые волны, не слышимые для людей и животных, которые передаются и затем преобразуются в энергию при достижении устройства.

Концепция uBeam была найдена 25-летним выпускником астробиологии Мередит Перри. Она основала компанию, которая позволит заряжать гаджеты по воздуху с помощью пластины толщиной 5 мм. Эти передатчики могут быть прикреплены к стенам или изготовлены в декоративном стиле для передачи энергии на смартфоны и ноутбуки. Гаджетам просто нужен тонкий приемник, чтобы получить заряд.

StoreDot

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

StoreDot, стартап, родившийся из отдела нанотехнологий в Тель-Авивском университете, разработал зарядное устройство StoreDot.Он работает с современными смартфонами и использует биологические полупроводники, сделанные из естественных органических соединений, известных как пептиды – короткие цепочки аминокислот – которые являются строительными блоками белков.

Результатом является зарядное устройство, которое может заряжать смартфоны за 60 секунд. Батарея содержит «невоспламеняющиеся органические соединения, заключенные в многослойную защитную конструкцию, предотвращающую перенапряжение и нагрев», поэтому при ее взрыве не должно быть проблем.

Компания также сообщила о планах по производству аккумулятора для электромобилей, который заряжается за пять минут и предлагает пробег в 300 миль.

Нет сведений о том, когда батареи StoreDot будут доступны в глобальном масштабе – мы ожидали, что они появятся в 2017 году, – но когда они появятся, мы ожидаем, что они станут невероятно популярными.

Pocket-lint

Прозрачное солнечное зарядное устройство

Alcatel продемонстрировал мобильный телефон с прозрачной солнечной панелью над экраном, которая позволит пользователям заряжать свой телефон, просто поместив его на солнце.

Несмотря на то, что в течение некоторого времени он вряд ли будет коммерчески доступен, компания надеется, что он каким-то образом решит повседневные проблемы, связанные с отсутствием достаточного заряда аккумулятора.Телефон будет работать как под прямыми солнечными лучами, так и со стандартными лампами, точно так же, как обычные солнечные панели.

Phienergy

Алюминиево-воздушный аккумулятор обеспечивает 1100 миль за зарядку.

Автомобилю удалось проехать 1100 миль за один заряд аккумулятора. Секрет этого супердиапазона – это технология аккумуляторов, называемая алюминий-воздух, которая использует кислород из воздуха для заполнения катода. Это делает его намного легче, чем заполненные жидкостью литий-ионные аккумуляторы, чтобы дать автомобилю гораздо больший радиус действия.

Бристольская робототехническая лаборатория

Аккумуляторы для мочи

Фонд Билла Гейтса финансирует дальнейшие исследования Бристольской роботизированной лаборатории, которая обнаружила аккумуляторы, которые могут питаться от мочи. Он достаточно эффективен для зарядки смартфона, который ученые уже продемонстрировали. Но как это работает?

Используя микробный топливный элемент, микроорганизмы забирают мочу, расщепляют ее и вырабатывают электричество.

Звуковое питание

Исследователи из Великобритании создали телефон, способный заряжаться с использованием окружающего звука в атмосфере вокруг него.

Смартфон был построен с использованием принципа, называемого пьезоэлектрическим эффектом. Были созданы наногенераторы, которые собирают окружающий шум и преобразуют его в электрический ток.

Наностержни даже реагируют на человеческий голос, а это значит, что болтливые мобильные пользователи могут на самом деле питать свой телефон во время разговора.

Зарядка в два раза быстрее, двухуглеродная батарея Ryden

Power Japan Plus уже анонсировала эту новую аккумуляторную технологию под названием Ryden dual carbon. Он не только прослужит дольше и будет заряжаться быстрее, чем литий, но и может быть изготовлен на тех же заводах, где производятся литиевые батареи.

В аккумуляторах используются углеродные материалы, что означает, что они более экологичны и экологичны, чем существующие альтернативы. Это также означает, что батареи будут заряжаться в двадцать раз быстрее, чем ион лития. Они также будут более долговечными, способными выдерживать до 3000 циклов зарядки, плюс они безопаснее с меньшей вероятностью пожара или взрыва.

Натриево-ионные аккумуляторы

Ученые в Японии работают над новыми типами аккумуляторов, которым не требуется литий, как аккумулятор вашего смартфона.Эти новые батареи будут использовать натрий, один из самых распространенных материалов на планете, а не редкий литий, и они будут в семь раз эффективнее обычных батарей.

Исследования натриево-ионных батарей ведутся с восьмидесятых годов в попытке найти более дешевую альтернативу литию. Используя соль, шестой самый распространенный элемент на планете, батареи можно сделать намного дешевле. Ожидается, что в ближайшие пять-десять лет начнется коммерциализация аккумуляторов для смартфонов, автомобилей и других устройств.

Upp

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

В настоящее время доступно портативное зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp. Он использует водород для питания вашего телефона, сохраняя вас от пеленки и оставаясь экологически чистым.

Одна водородная ячейка обеспечивает пять полных зарядок мобильного телефона (емкость 25 Вт / ч на ячейку). И единственный произведенный побочный продукт – водяной пар. Разъем USB типа A означает, что он будет заряжать большинство USB-устройств с выходом 5 В, 5 Вт, 1000 мА.

Аккумуляторы со встроенным огнетушителем

Часто литий-ионные аккумуляторы перегреваются, загораются и, возможно, даже взрываются.Аккумулятор в Samsung Galaxy Note 7 является ярким примером. Исследователи из Стэнфордского университета придумали литий-ионные аккумуляторы со встроенными огнетушителями.

Батарея имеет компонент, называемый трифенилфосфат, который обычно используется в качестве антипирена в электронике, добавляемый к пластиковым волокнам, чтобы помочь разделить положительный и отрицательный электроды. Если температура батареи поднимается выше 150 градусов C, пластмассовые волокна плавятся и выделяется трифенилфосфатный химикат.Исследования показывают, что этот новый метод может предотвратить возгорание батарей за 0,4 секунды.

Mike Zimmerman

Аккумуляторы, которые безопасны от взрыва

Литий-ионные аккумуляторы имеют довольно летучий слой пористого материала с жидким электролитом, расположенный между слоями анода и катода. Майк Циммерман, исследователь из Университета Тафтса в штате Массачусетс, разработал батарею, которая обладает удвоенной емкостью по сравнению с литий-ионными, но без присущих ей опасностей.

Батарея Циммермана невероятно тонкая, немного толще двух кредитных карт и заменяет электролитную жидкость пластиковой пленкой с аналогичными свойствами.Он может противостоять прокалыванию, измельчению и может подвергаться воздействию тепла, поскольку он не воспламеняется. Еще многое предстоит сделать, прежде чем технология сможет выйти на рынок, но хорошо знать, что есть более безопасные варианты.

Аккумуляторы Liquid Flow

Гарвардские ученые разработали аккумулятор, который накапливает энергию в органических молекулах, растворенных в воде с нейтральным pH. Исследователи говорят, что этот новый метод позволит батарее Flow работать исключительно долго по сравнению с существующими литий-ионными батареями.

Маловероятно, что мы увидим эту технологию в смартфонах и т. П., Поскольку жидкий раствор, связанный с батареями Flow, хранится в больших резервуарах, чем больше, тем лучше. Считается, что они могут быть идеальным способом хранения энергии, созданной с помощью решений в области возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце

Действительно, исследование Стэнфордского университета использовало жидкий металл в проточной батарее с потенциально большими результатами, требуя удвоенного напряжения обычных проточных батарей. Команда предположила, что это может быть отличным способом хранения прерывистых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, для быстрого поступления в сеть по требованию.

IBM и ETH Zurich разработали гораздо меньшую батарею с жидкостным потоком, которая потенциально может использоваться в мобильных устройствах. Эта новая батарея утверждает, что она может не только подавать питание на компоненты, но и одновременно охлаждать их. Обе компании обнаружили две жидкости, которые подходят для этой задачи, и будут использоваться в системе, которая может производить 1,4 Вт мощности на квадратный см, при этом 1 Вт мощности зарезервирована для питания батареи.

Zap & Go Углеродно-ионная батарея

Оксфордская компания ZapGo разработала и выпустила первую углеродно-ионную батарею, которая готова к использованию в настоящее время.Углеродно-ионная батарея сочетает в себе возможности сверхбыстрой зарядки суперконденсатора с характеристиками литий-ионной батареи, и при этом она полностью утилизируется.

Компания имеет зарядное устройство powerbank, которое полностью заряжается за пять минут, а затем полностью зарядит смартфон за два часа.

воздушно-цинковые батареи

Ученые из Сиднейского университета считают, что они придумали способ производства воздушно-цинковых батарей гораздо дешевле, чем современные методы.Цинк-воздушные батареи можно считать превосходящими литий-ионные, потому что они не загораются. Единственная проблема – они полагаются на дорогие компоненты для работы.

Sydney Uni удалось создать воздушно-цинковую батарею без дорогих компонентов, а с более дешевыми альтернативами. Более безопасные и дешевые батареи могут быть в пути!

Умная одежда

Исследователи из Университета Суррея разрабатывают способ использования вашей одежды в качестве источника энергии.Аккумулятор называется трибоэлектрическими наногенераторами (TENG), которые преобразуют движение в накопленную энергию. Затем накопленное электричество можно использовать для питания мобильных телефонов или таких устройств, как фитнес-трекеры Fitbit.

Эта технология может применяться не только к одежде, но и к дорожному покрытию, поэтому, когда люди постоянно ходят по ней, она может накапливать электричество, которое затем может использоваться для питания фонарей или в шине автомобиля, так что может привести машину в действие.

Эластичные аккумуляторы

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали растяжимую биотопливную ячейку, которая может вырабатывать электричество от пота.Говорят, что вырабатываемой энергии достаточно для питания светодиодов и радиомодулей Bluetooth, что означает, что однажды они смогут питать носимые устройства, такие как умные часы и фитнес-трекеры.

Графеновая батарея Samsung

Samsung удалось разработать «шарики графена», способные повысить емкость существующих литий-ионных аккумуляторов на 45 процентов и перезарядить в пять раз быстрее, чем нынешние батареи. Чтобы показать это, Samsung заявляет, что ее новая батарея на основе графена может быть полностью заряжена за 12 минут, по сравнению с примерно часом для текущего устройства.

Samsung также заявляет, что она использует не только смартфоны, заявив, что ее можно использовать для электромобилей, поскольку она может выдерживать температуру до 60 градусов по Цельсию.

Более безопасная и быстрая зарядка современных литий-ионных аккумуляторов

Ученые из WMG Университета Уорика разработали новую технологию, позволяющую заряжать современные литий-ионные аккумуляторы в пять раз быстрее, чем рекомендуемые в настоящее время пределы. Технология постоянно измеряет температуру батареи гораздо точнее, чем современные методы.

Ученые выяснили, что современные аккумуляторы действительно можно вытолкнуть за их рекомендуемые пределы, не влияя на производительность или перегрев. Может быть, нам не нужны какие-либо другие упомянутые новые батареи!

Написание Крис Холл.

Графеновые аккумуляторы: что это такое, как устроена батарея и где ее купить

Новые разработки графеновых аккумуляторов

Как улучшить характеристики существующих аккумуляторов

Финансовые проблемы реализации научных достижений

Что дальше?

Удивительные свойства графена

Устройство графенового аккумулятора

Графеновый аккумулятор для электромобиля

Графеновый аккумулятор для квадрокоптера

Графеновый аккумулятор своими руками

Видео

Что такое графен

Устройство АКБ на основе графена

Принцип работы

Сильные и слабые стороны

Текущая разработка графеновых АКБ

Перспективы развития

Графеновые аккумуляторы – описание, история создания

Состав батареи

Принцип работы

Преимущества над литиевыми

Технические возможности

Скорость зарядки

Накопительные свойства графеновых батарей

Сфера применения

Преимущества графеновых батарей

Небольшой вес

Высокая проводимость

Прочность

Водонепроницаемость

Высокая удельная емкость

Невысокая стоимость

Проблемы новой технологии

Неподходящая плотность материала

Большие размеры аккумуляторов

графеновых батарей

Что такое графеновая батарея?

Как делают графеновые батареи?

Ванадиево-оксидная графеновая батарея

LiFePo 4 графеновая батарея

графеновые аккумуляторы

ученых разработали лучшую графеновую батарею

POWERING the Future

ПОЛУЧЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ МИЛИ

заряд в секундах, в последние месяцы

SVOLT представляет аккумуляторы без кобольта для электромобилей

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

Литий-серные батареи могут превзойти Li-Ion и снизить воздействие на окружающую среду.

Батарея IBM получена из морской воды и превосходит литий-ионный

Система управления батареями Panasonic

Асимметричная температурная модуляция

Песочная батарея обеспечивает в три раза больший срок службы батареи

Захват энергии от Wi-Fi

Энергия, полученная от владельца устройства

Золотые батареи с нанопроволоками

Твердотельные литий-ионные

графеновые батареи Grabat

Лазерные микро-суперконденсаторы

Пенные батареи

Складная батарея, как бумага, но прочная

uBeam по воздуху заряжается

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

Прозрачное солнечное зарядное устройство

Алюминиево-воздушный аккумулятор обеспечивает 1100 миль за зарядку.

Аккумуляторы для мочи

Звуковое питание

Зарядка в два раза быстрее, двухуглеродная батарея Ryden

Натриево-ионные аккумуляторы

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

Аккумуляторы со встроенным огнетушителем

Аккумуляторы, которые безопасны от взрыва

Аккумуляторы Liquid Flow

Zap & Go Углеродно-ионная батарея

воздушно-цинковые батареи

Умная одежда

Эластичные аккумуляторы

Графеновая батарея Samsung

Более безопасная и быстрая зарядка современных литий-ионных аккумуляторов

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ

LiFePo ₄ графеновая батарея