Сравнение графеновой батареи и литиевой батареи

С развитием технологий за последнее десятилетие значительно улучшились технологические устройства, такие как телефоны, телевизоры и компьютеры. Наши дома и автомобили также стали «умнее», чем были раньше. Вот почему мы стали еще более зависимыми от наших различных источников энергии, чтобы обеспечить нас необходимой мощностью, необходимой для питания наших устройств. В области обеспечения энергией всех на первом месте в списке находятся литий-ионные батареи. Однако, похоже, сценарий меняется. В настоящее время графеновая технология и батареи применяются в более широком масштабе для хранения энергии, такой как литий-ионные.

В отличие от других типов батарей, литий-ионный аккумулятор имеет очень малый вес и обеспечивает самое высокое напряжение с самой высокой плотностью энергии. Литий-ионные батареи также являются самым популярным источником энергии в бытовой электронике из-за их длительного срока службы.

Хотя у него много преимуществ, нельзя и не следует упускать из виду его недостатки. Литий-ионные аккумуляторы из-за своей большой емкости могут представлять угрозу безопасности. Когда долговечность также является поводом для беспокойства, они также не так долговечны, как другие, они могут быть не слишком дорогими, но их цена должна быть дешевле, чем сейчас. Кроме того, они также могут быть чрезмерно разряжены или заряжены в зависимости от случая, и это со временем влияет на производительность. Проблемы с транспортировкой также представляют собой проблему, которую создают литий-ионные батареи, поскольку литий-ионные батареи представляют опасность при транспортировке. Причина, по которой они подчеркиваются, заключается в том, что это проблемы, которые можно и нужно решать. Так есть ли на данный момент лучший вариант? Поговорим о графеновых батареях.

В графеновых батареях используется литий?

Мы знаем, что графит является электрическим проводником и может использоваться во многих областях, например, в электродах дуговых ламп. Графен может проводить электричество из-за сильного присутствия электронов в углеродных слоях (это явление называется ароматичностью). Это валентные электроны, которые могут свободно перемещаться в других, проводя электричество. Но тогда электричество проводится в основном по равнине слоев. Свойства проводимости порошкового графита также позволяют использовать его в качестве датчика давления в угольных микрофонах.

В подавляющем большинстве литий-ионных батарей в качестве анодного материала используется графитовый порошок. Графитовые материалы производятся синтетическим путем (искусственный графит) или добываются из земли (природный графит), затем они подвергаются интенсивной обработке или переработке перед обжигом в медный лист в форме анода. Графитовые аноды, как известно, удовлетворяют различным требованиям напряжения наиболее распространенных литий-ионных катодов. Они относительно дешевы, очень легкие, пористые и прочные.

Технологическое объяснение графеновой батареи и литиевой батареи

Батареи на основе графена в настоящее время изучаются для различных коммерческих приложений. Повышенная производительность и замечательные преимущества в течение срока службы батареи на основе графена по сравнению с обычными ионно-металлическими батареями окупаются каждый раз и копейки, потраченные на ее изучение.

Графен представляет собой слой связанных атомов углерода в форме ячеистой решетки и известен как «чудо-материал». Это из-за множества удивительных свойств, которыми он обладает. Это мощный проводник тепловой и электрической энергии. Графен чрезвычайно легкий, химически инертный и гибкий. Но это еще не все, графен также имеет большую площадь поверхности. Он также считается экологически чистым и устойчивым, с неограниченными возможностями для многих приложений.

При изучении аккумуляторов материалы электродов для обычных аккумуляторов (и перспективных) значительно улучшились с введением графена. Графеновая батарея обычно легкая и может накапливать энергию большой емкости. Они также быстро заряжаются, поэтому, как известно, сокращают время перезарядки. Это продлевает срок службы батареи, отрицательно влияя на количество углерода, нанесенного или добавленного к электродам для обеспечения проводимости, а графен увеличивает проводимость, не добавляя ничего к количеству углерода, используемому в обычных батареях.

Введение графенов в батареи может улучшить свойства батареи, такие как ее плотность и энергетическая форма, и это происходит по-разному. Литий-ионные батареи (и другие типы аккумуляторных батарей) могут быть улучшены путем введения графена в анод батареи и использования проводимости материала и большой площади для оптимизации и морфологических характеристик.

Графен увеличивает площадь поверхности катодов и анодов батарей. Это позволяет хранить больше энергии, а также увеличивает количество энергии, которое может удерживать аккумулятор, тем самым уменьшая потери энергии.

Обгонят ли графеновые батареи литиевые

Поскольку у графена так много применений, нас часто спрашивают, обгонит ли эта технология литий-ионные батареи в будущем.

Вы можете представить эту технологию, например, как GSM или мобильное устройство с батареями в будущем. Можете ли вы представить, как Graphene может создать полностью гибкий мобильный телефон, просто позволив производителям изготавливать гибкие графеновые батареи, которые, в свою очередь, могут позволить им создавать гибкие дисплеи для мобильных устройств и гибкие схемы. Когда вы думаете о портативных устройствах, графеновые батареи могут быть встроены в ткани, которые носят люди, это поможет вам изменить то, как вы взаимодействуете с окружающей средой. это становится еще более многообещающим, поскольку позволяет размещать датчики на теле или коже, которые могут помочь вам распознавать важные признаки тела. Само собой разумеется, что графен будет полезен и для медицинской лаборатории.

Еще одно важное применение графеновой технологии - это питание высокоскоростных интернет-устройств. Эти устройства потребляют много энергии, и для их питания требуется нечто большее, чем просто литий-ионные батареи. Так что, если вам нужно это приложение, вам может понадобиться технология графена.

На данный момент производство графеновых батарей не позволяет им обогнать литий-ионные батареи. Это связано с тем, что, хотя графеновые батареи показали серьезные перспективы, предстоит еще много работы, чтобы иметь возможность производить их в больших количествах для населения.

Стоимость - еще одна проблема, которая может уменьшить использование графеновых батарей в более широком масштабе, они более дороги в производстве, чем литий-ионные батареи.