Графеновые аккумуляторы: что это такое?

Надо признать, что современные мобильные аккумуляторы не так уж и плохи. Они способны питать девайс в течение суток, а заряжаются в пределах пары часов. Но в наших реалиях этого мало. Кто-то смирился с нехваткой автономности и купил повербанк. Кто-то готов отдать любые деньги за смартфона-долгожителя. И все мечтают, как было бы хорошо ставить мобильник на зарядку не каждую ночь, а раз в два-три дня или даже раз в неделю. Эти мечты вполне могут стать реальностью, когда производители начнут ставить в смартфоны графеновые аккумуляторы.

Прежде чем говорить о преимуществах графеновой батареи, давайте посмотрим, что за материал такой графен и какие у него свойства.

Графен представляет собой совокупность атомов углерода, связанных в шестиугольную решетку, напоминающую пчелиные соты. Уникальность графена как химического соединения заключается в том, что его структура имеет толщину всего в один атомный слой. Графеновая пластина обладает ценными качествами: она превосходно проводит электричество и тепло, очень упругая, прочная и легкая. В энергетике наибольшую важность играют первые два свойства – электро- и теплопроводность. По этим двум параметрам графен превосходит медь – самый эффективный проводник среди металлов.

Графену можно найти много применений. Идеальный вариант – создание графенового суперконденсатора. Суперконденсатор – это батарея нового поколения с повышенной емкостью, которая способна отдавать и накапливать заряд со стремительной скоростью.

О графене мир заговорил в 2017 году после сенсационного заявления Samsung: ученые компании разработали «графеновый шар», который можно применять в производстве телефонных батарей и автомобильных аккумуляторов. В 2019 появились намеки на то, что Huawei собирается использовать инновационный аккумулятор в очередном флагмане линейки P. Слухи оказались всего лишь слухами. Пока технические сложности не позволяют использовать графеновые листы в потребительских продуктах. Однако интерес крупных производителей к графеновой технологии становится все более очевидным: недавно выяснилось, что разработку аккумуляторов нового типа для электрокаров ведет Tesla.

В графеновых элементах питания, как и в литий-ионных аналогах, используются две проводящие пластины, покрытые пористым материалом и погруженные в раствор электролита. Несмотря на схожесть внутреннего строения, оба вида аккумуляторов обладают разными характеристиками.

Графен проводит электричество эффективнее, чем ионы лития. Такой аккумулятор способен принимать ток большой силы. Эта особенность играет важную роль для производства мощных автомобильных батарей, а также для технологии реверсивной зарядки, когда один гаджет отдает ток другому беспроводным способом. Высокая теплопроводность подразумевает, что аккумулятор греется меньше, а потому он менее подвержен износу даже в тесных телефонных корпусах.

Графеновые элементы питания могут быть легче и тоньше, чем литий-ионные. Это открывает перед инженерами сразу две разные возможности – создавать маленькие супертонкие гаджеты либо устанавливать в электронику батареи с увеличенной емкостью, не меняя существующие габариты устройства. Для сравнения: литий-ионный аккумулятор накапливает до 180 Вт-ч/кг энергии, а графеновый – до 1000 Вт-ч/кг, то есть в 5,5 раз больше.

Наконец, графеновый аккумулятор безопаснее. Несмотря на то, что литий-ионные элементы питания имеют довольно неплохие показатели безопасности, история знает несколько крупных инцидентов, связанных с их неисправностью или неправильной эксплуатацией. Перегрев, перезарядка и повреждение корпуса могут вызвать химический дисбаланс, а это в свою очередь приводит к пожару. Графен гораздо более стабилен, поэтому перечисленные проблемы грозят ему в меньшей степени.

Литий-ионные батареи служат на пользу человечества уже несколько десятилетий, и надо отметить, что они не исчезнут в один миг с переходом производителей на графен. Графеновые соединения можно использовать для улучшения характеристик катодного проводника в литий-ионных батареях. Гибридные аккумуляторы тоже обладают привлекательными свойствами – они легче, заряжаются быстрее, служат дольше и вмещают больше энергии. Поэтому первые потребительские аккумуляторы с графеном скорее всего будут гибридами.

Смартфоны с батарейкой на основе графена будут обладать всеми перечисленными преимуществами. Они смогут заряжаться намного быстрее, чем сейчас, время от зарядки до зарядки с легкостью увеличится до двух дней, а то и больше.

Переход на графен приведет к приросту емкости батареи минимум на 60%. Сам по себе графеновый аккумулятор нагревается меньше, чем литий-ионный. При наличии хорошей системы отвода тепла он прослужит дольше. Спустя пару лет эксплуатации телефон будет все так же хорошо держать заряд, а его владельцу не придется отдавать уйму денег за замену батарейки.

Графен позволит выпускать еще более тонкие смартфоны либо обеспечит их улучшенной автономностью при сохранении текущих габаритов. Функция реверсивной зарядки станет популярнее: поскольку графен выдерживает высокие режимы тока, гаджеты смогут обмениваться энергией с колоссальной скоростью.

Работа над созданием графеновых аккумуляторов идет уже несколько лет. Их внедрение не за горами. Следите за новостями, и вы узнаете, какой гаджет будет первым носить в себе графеновый аккумулятор.

Источник: www.androidauthority.com