На токе заряженный портал

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.

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.

Графеновые аккумуляторы. Что они из себя представляют и почему за ними будущее

Батареи смартфонов довольно технологичны в наши дни. Но есть одна вещь, которую потребители никак не могут получить — увеличение времени автономной работы батареи.

Разве не было бы замечательно, если бы наши телефоны работали в течение двух или трех полных дней интенсивного использования с одной зарядкой? С графеновыми аккумуляторами это может быть осуществимо.

Графеновые аккумуляторы пока не применяются в смартфонах и других гаджетах, но технология развивается семимильными шагами. В будущем графен может стать материалом, который заменит литий, от которого индустрия электроники столь зависима.

Несмотря на то, что мы все еще далеки от коммерциализации графеновых технологий, в том числе аккумуляторов, все же стоит знать чем эта технология может помочь в будущем.

В данной статье вы сможете найти почти все, что связано с графеновыми аккумуляторами.

Преимущества новой технологии

По словам специалистов IBM Research их разработка превосходит литий-ионную технологию по многим важным параметров. Так, если верить ученым, их аккумулятор сможет заряжаться до уровня 80% за пять минут, при этом вероятность воспламенения такого устройства значительно ниже по сравнению с литий-ионными аналогами. У последних меньшая температура возгорания.

Исследователь, работающий с системой дифференциальной электрохимической масс-спектроскопии в IBM Research, которая измеряет количество газа, выделившегося из элемента батареи во время зарядки/разрядки

Энергетическая плотность новинки сопоставима с передовыми образцами литий-ионных аккумуляторов (более 800 Вт*ч/л), а ее энергоэффективность превышает 90%.

Кроме того, исследователи утверждают, что проведенные ими тесты показали возможность применения этой технологии при изготовлении аккумуляторов с весьма продолжительным сроком службы, однако не приводят каких-либо конкретных данных на этот счет.

Преимущества и недостатки

Чтобы сделать определённые выводы про графеновые аккумуляторы, стоит взглянуть на их плюсы и минусы.

Да, это перспективная технология. Да и имеющиеся достоинства об этом наглядно говорят. Хотя и без недостатков здесь не обошлось. Даже в условиях, когда массово батареи ещё даже не начали выпускать.

Если говорить про плюсы и минусы, которыми характеризуются графеновые аккумуляторы, то на эти АКБ стоит взглянуть со всех сторон.

Для начала о сильных качествах перспективной технологии:

Батареи имеют небольшой вес. Они значительно легче в сравнении со свинцово-кислотными аналогами или другими источниками питания, используемыми в автомобилях. На 1 квадратный метр графена приходится всего 0,77 грамма веса.
Высокие показатели проводимости. В плане этой характеристики графен в разы лучше, чем ряд других полупроводниковых материалов.
Прочность и водонепроницаемость. Также важные характеристики, учитывая условия эксплуатации автомобилей и прочего транспорта, где такие АКБ могут использоваться.
Экологичность. В отличие от свинца и жидкого электролита, АКБ на основе графеновой технологии не будут загрязнять окружающую среду

Это решение ещё одной важной современной проблемы.
Удельная ёмкость. Отличные показатели

Потенциально графеновые батареи способны демонстрировать около 1000 Вт/ч на 1 кг.
Возможность регулировки свойств. Это достигается за счёт сочетания и комбинирования с графена с другими используемыми материалами.
Доступность сырья. В качестве сырья для получения графена используется графит. А это распространённый, доступный и недорогой материал.

Но не всё так радужно. Технология имеет ряд недостатков.

Исследователи говорят, что из-за плотности сделать АКБ компактными невозможно. Поэтому перспективы использования технологии в мобильных устройствах сомнительные. Батареи получаются массивными. Специалисты пытаются решить этот вопрос. Но пока ни одного серийного образца не выпустили.

С позиции автомобильной сферы всё намного интереснее. Потенциальный переход на графеновую технологию способен увеличить пробег актуальной Tesla Model S с 400 до 1000 км. без подзарядки.

Электромобиль Tesla Model S

На саму подзарядку батареи потенциально достаточно потратить 10-15 минут. Но при условии наличия мощной зарядной станции. Специалисты уверены, что такой вопрос решается довольно легко.

Проблема в литии, который также применяется при создании графеновых источников питания. Этого вещества в природе не так много. Полностью удовлетворить потребности автомобильной отрасли не получится. Поэтому ведутся работы над тем, чтобы вместо лития использовать магний.

Аккумулятор для автомобиля какой фирмы лучше выбрать

Почему важно разбираться в том, какие лучшие аккумуляторы для автомобиля, а от чего стоит отказаться? От него зависит производительность транспортного средства, легкость в управлении, а главное, устройство приобретается не на один год службы. В рейтинге, составленном опытными экспертами, а также автовладельцами, были представлены модели от лучших марок и брендов, а именно:

• Varta – немецкая компания, ведет свою деятельность еще с 1887 года, но особой популярностью она стала пользоваться после присоединения к американской компании Johnson Controls. Основное преимущество – демократичные цены, годовой объем более 40 миллионов единиц.
• Delta – китайская марка широкой серии аккумуляторов с разным функционалом, параметрами, ценами. Деятельность ведется уже более 40 лет, причем ее спектр охватывает не только автомобильную электронику, но и сетевое оборудование, проекционные системы, светодиодные решения, телекоммуникации и др.
• Robiton – благодаря 10-летнему опыту производства источников питания российская компания вырвалась в список лидеров. Основные критерии – качество, продуманность и надежность.
• Тюменские Аккумуляторы (TyumenBattery) – отечественный производитель, выпускающий сразу 4 линейки аккумуляторов, а именно Тюмень Азия, Тюмень ПРЕМИУМ, Тюмень Сибирь, Тюмень СТАНДАРТ. Большой спрос на такие товары наблюдается уже свыше 5 лет.
• AlphaLine – корейская компания, которая в 2014 году официально стала флагманом местной промышленности поддержки транспортных средств. Ежегодно выпускается более 7 миллионов изделий. Основное преимущество – внедрение технологии X-Frame, а ею могут похвастаться только мировые гиганты.
• Алькор – еще одна российская компания, основанная в 2005 году. Оборудование для выпуска аккумуляторов, других устройств закупается у мировых поставщиков из Штатов и стран Европы. Позже в 2014 году был совершен прорыв, когда компания внедрила технологию Punch.
• Delkor – молодая компания из Кореи, что считается популярной во всем мире благодаря достойному качеству товаров и лояльной ценовой политикой. Деятельность ведется еще с 1986 года, сегодня основное производство направлено на 2 линии – Standard и Premium.
• Mutlu – турецкий бренд, демонстрирующий широкую линейку товаров и лучшие цены, доступную информативность, наличие разных моделей на рынке. Основное производство направлено на 3 линии – Start-Stop, Asia и Calcium Silver.
• Exide – огромная транснациональная корпорация, выпускающая лучшие аккумуляторы для автомобиля, по мнению критиков и экспертов многих стран, заводами в США, Австралии, Индии, Европе. Сегодня доля товаров такого плана на мировом рынке составляет 22%. Это еще и титульный спонсор гоночных соревнований, поставщик аккумуляторов для гонщиков NASCAR.
• Atlas – корейская компания, основанная в 1944 году. Сегодня это лидер по выпуску стартерных аккумуляторов в стране. Сертификация товаров позволила открыть для себя выход на мировой рынок и дальше совершенствовать технологический процесс.
• Banner – компания была основана в Австрии в 1937 году, уже через несколько лет становится лидером по выпуску сухозаряженных моделей, а позже разрабатывает технологию для корпуса аккумуляторов – спаянный полипропилен. Сертификация и множество премий выстраивают безупречную репутацию.
• Moll – немецкая компания, которая была основана еще в 1946 году. С тех пор и до сегодня это семейное предприятие усредненного ранга, с которым сотрудничают такие бренды, как Mercedes, Audi, Porche. Основной лозунг производства – качественные товары с нулевым процентом брака.

Лучшие топливные фильтры

Устройство графенового аккумулятора

Как и обычные свинцово-кислотные автомобильные АКБ, графеновые аккумуляторы работают на базе электрохимических процессов. Естественно, что в основе здесь лежит другая реакция, нежели в кислотном электролите. По устройству графеновые аккумуляторы больше всего похожи на литий─полимерные аккумуляторные батареи. На сегодняшний день появились две разных технологии получения графеновых аккумуляторов.

В первом случае предлагается использовать в качестве катода чередующиеся пластины графена и кремния, а в качестве анода LiCoO₂ (кобальтат лития). Во втором случае LiCoO₂ предлагается заменить на оксид магния, который дешевле. На схеме ниже можно посмотреть схематическое отображение работы графенового аккумулятора.

• Графеновые аккумуляторы имеют значительно меньший вес, чем свинцово-кислотные или батареи иного типа. Масса одного квадратного метра графена составляет 0,77 грамма;
• Высокая проводимость, которая во много раз превышает современные полупроводниковые материалы;
• Имеют высокую прочность и водонепроницаемость;
• Не загрязняют окружающую среду;
• Высокая удельная ёмкость. У графеновых аккумуляторов она может достигать 1000 Вт/ч на 1 килограмм;
• Их свойства можно регулировать благодаря сочетанию графена с другими материалами;
• Довольно легко устранить повреждения;
• Исходное сырьё для графеновых аккумуляторов стоит недорого, поскольку графен распространён в природе.

Как говорят некоторые исследователи, плотность графеновых аккумуляторов в настоящее время не позволяет использовать их в мобильных гаджетах.

А вот в сфере автомобилестроения графеновые аккумуляторы имеют хорошие перспективы уже сейчас. Исследования показали, что использование графеновой аккумуляторной батареи на электромобиле Tesla Model S может увеличить пробег с 300─400 до тысячи километров. При этом на зарядку графенового автомобильного аккумулятора потребуется 5─10 минут. Для этого нужно будет оснастить АЗС мощными зарядными станциями, но это вполне решаемая проблема.

Графеновые аккумуляторы

«Инновационный углерод» нашел применение, в первую очередь, в автомобилестроении. Точнее – в производстве электромобилей. Повышенная активность заряженных частиц позволяет увеличить полезную емкость графеновых батарей.

У графена высокая электропроницаемость

На начальных этапах разработки этих источников питания, в листы графена добавляли литий. Но вещество «бурно» реагировало на воду и другие окислители, поэтому для промышленных задач эта схема оказалась малопригодной.

Литий, контактирующий с водой на открытой местности, приводит к масштабному взрыву. Поэтому такие модификации не устанавливались в автомобили, ведь, если транспортное средство повредится, а вместе с ним и аккумулятор – это может стать причиной возгорания.

Сам процесс производства требовал большого количества лития – вещества, которого на планете не так уж и много.

Батареи литий-графенового типа долго заряжаются, из-за чего в автомобильной отрасли с их применением начали возникать сложности. Новым источником питания стали магний-графеновые аккумуляторы, о которых еще пойдет речь.

Принцип действия аккумулятора аналогичен тому, как работают классические батареи в автомобилях с ДВС. Различаются только электрохимические процессы, проходящие в «теле» устройства. Они практически аналогичны реакциям литий-полимерных батарей.

Есть две технологии производства графеновых источников питания:

• американская модель. Источником реакции выступают кобальтат литий и катод из перемежающихся пластин кремния и графена;
• российская модель. Магний-графеновая модификация, в которой литиевую соль (анод) заменили на оксид магния (доступное и менее токсичное вещество).

У графена высокая электропроницаемость, а еще он склонен к накоплению электрозаряда. Поэтому в обоих случаях скорость движения ионов между электродами повышается, а вместе с этим и емкость батарей.

Преимущества и недостатки

Графен экологически чистое вещество

Если сравнивать с традиционными технологиями, то у графеновых источников питания следующие достоинства:

• исходное сырье доступно и распространенно. Сейчас графен производят в промышленных масштабах, причем довольно простым способом;
• малый вес. Масса 1 м2 графена – менее 1 грамма. Значит, снижается общая масса аккумулятора, что вносит свои коррективы в производство электромобилей;
• экологически чистое вещество, не оказывающее негативного воздействия на окружающую среду;
• высокие показатели прочности и водонепроницаемости;
• поврежденные участки быстро восстанавливаются;
• проводимость выше, чем у любого доступного сейчас полупроводника;
• высокая удельная емкость. Если графеновая батарея применяется как источник тока, то электрический автомобиль способен «на ней» проехать 1000 км не подзаряжаясь;
• технически долговечное вещество, мощность которого не снижается из-за частых циклов зарядки/разрядки;
• быстро заряжается.

Недостаток графенового аккумулятора – низкая плотность. По этой причине такие источники питания не устанавливаются в мобильные устройства, так как получаются слишком крупными.

Но и это не самая «страшная» проблема. Дело в том, что до сих пор батареи из графена не производят крупномасштабными партиями.

Устройство

Графеновые АКБ работают за счет той же электрохимической реакции, что присуща распространенным свинцовым батареям, в которых кислотный или щелочной электролит.

Устройство более всего схоже с литий-ионными источниками питания, в которых задействуется твердый электролит.

Единственное, катодом выступает угольный кокс, так как его химический состав наиболее близок к чистому углероду, а графитовый слой заменен графеновым.

Емкость батареи зависит от того, сколько ионов находится в кристаллической решетке анода. Скорость перемещения ионов влияет на то, как быстро заряжается аккумулятор.

Для повышения «вместимости» батареи, ученые начали устанавливать между слоями графена кластеры из кремния. А для повышения скорости зарядки в пластинах графена начали делать небольшие отверстия, 15 – 20 нм (нанометров).

Характеристики беспроводной зарядки Prestigio

Ниже приведены основные характеристики каждого пауэрбанка серии Graphene PD.

Характеристики Prestigio Graphene PD

• Емкость батареи — 10 000 мАч
• Максимальная выходная мощность — 18 Вт
• Беспроводная зарядка — QI (для смартфонов и наушников)
• Входная мощность — MicroUSB (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А), USB Type-С (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А) + 12В/5А — для Type-C штатный блок питания
• Выходная мощность — USB Type-A (5В 3/9В 2/12В 1.5), USB Type-С (5В 3/9В 2/12В 1.5), беспроводная зарядка (5Вт/7.5Вт/10Вт)
• Вес — 0,35 кг
• Размер — 80х17х110 мм

Характеристики Prestigio Graphene PD PRO

• Емкость батареи — 20 000 мАч
• Максимальная выходная мощность — 45 Вт
• Беспроводная зарядка — QI (для смартфонов и наушников)
• Входная мощность — USB Type-С (5В 3А/9В 3А/12В 3А/15В 3А/20В 3А)
• Выходная мощность — USB Type-A 1 (5В 2.4А), USB Type-A 2 (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А), USB Type-С (5В 3А/9В 3А/15В 3А/20В 2.25А), беспроводная зарядка (5Вт/7.5Вт/10Вт)
• Вес — 0,41 кг
• Размер — 80х23х110 мм

Характеристики Prestigio Graphene PD WATCH EDITION

• Емкость батареи — 10 000 мАч
• Беспроводная зарядка — QI (для смартфонов и наушников), зарядка для Apple Watch
• Входная мощность — USB Type-С (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А) + 12В/5А — для Type-C штатный блок питания
• Выходная мощность — USB Type-A 1 (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А (Quick Charge 3.0)), USB Type-A 2 (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А (Quick Charge 3.0)), USB Type-С (5В 2.4А/9В 2.2А/12В 1.6А (USB Power Delivery)), беспроводная зарядка (5Вт/7.5Вт/10Вт), зарядка Apple Watch (2,5 Вт)
• Вес — 0,375 кг
• Размер — 81х17х110 мм

Характеристики Prestigio Graphene PD PRO WATCH EDITION

• Емкость батареи — 20 000 мАч
• Беспроводная зарядка — QI (для смартфонов и наушников), зарядка для Apple Watch
• Входная мощность — USB Type-С (20В 3А/12В 1.5А/9В 2А/5В 3А)
• Выходная мощность — USB Type-A 1 (5В 2.4А 12Вт), USB Type-A 2 (5В 3А/9В 2А/12В 1.5А (Quick Charge 3.0)), USB Type-С (5В 3А/9В 3А/12В 3А/15В 3A/20В 2.25А), беспроводная зарядка (5Вт/7.5Вт/10Вт), зарядка Apple Watch (2,5 Вт)
• Вес — 0,49 кг
• Размер — 81х27х110 мм

Как движется разработка современных графеновых аккумуляторов

Если говорить о промышленных масштабах, то разработкой этого материала занимается испанская фирма Graphenano. Ее инженерам удалось создать графеновую батарею, стоимость которой на 70% ниже, чем у других производителей. Тестирования нового аккумулятора показало увеличение пробега электромобиля до 1000 км. Его полная зарядка происходит в течение 7 минут. Вес такой батареи намного меньше массы литий-ионного аналога, имеющего похожие характеристики.

В 2015 году фирма Graphenano создала в Испании большое предприятие, занимающееся производством графеновых аккумуляторов. В открытии участвовали инженеры фирмы Grabat Energy, а также ученые Кордовского университета. Мощности завода позволяют выпускать 80 миллионов ячеек в год. Выпуск новых графен-полимерных аккумуляторов ожидался в начале 2017 года. Однако, изделия выпущенного на этом предприятии, пока еще никто не видел.

Руководство Graphenano утверждает, что новые графеновые батареи для электромобилей, будут пожаробезопасными, полностью защищенными от возникновения короткого замыкания. Специальный полимерный материал, который необходим для создания прибора, разработали немецкие ученые из института TUV, совместно с учеными из испанского университета Декра.

Немецкие концерны уже начали сегодня тестировать на собственных автомобилях продукцию Graphenano.

США также занимались созданием таких изделий. Основная работа касалась увеличения емкости батареи, достижения быстрой зарядки. Принцип действия таких АКБ аналогичен литиевым изделиям. Емкость батареи зависимости от числа ионов, находящихся в кристаллической решетке анода (катода).

Активность движения таких ионов оказывает серьезное влияние на быстроту зарядки. Для достижения большей ёмкости, ученые установили между слоями графена специальные кремниевые кластеры. Чтобы скорость заряда стала намного быстрее, в пластинах материала были сделаны отверстия, величиной 15–20 нанометров. Они способствовали ускорению движения ионов лития

Ученые австралийского университета Monash, при разработке графеновой батареи, стремились достичь стабильного состояния аккумулятора. Дело в том, что это материал постоянно стремится превратиться в обыкновенный графит. Если это происходит, уникальные характеристики полностью исчезают. Австралийским учёным удалось решить эту проблему. Они превратили графеновые пластины в водянистый гель. По их мнению, если аккумулятор будет состоять из такого геля, батарея будет заряжаться в течение нескольких секунд.

Ученые университета Monash, решили поместить этот материал в гелиевый раствор. В результате, пластины перестали слипаться, стало поддерживаться стабильное состояние вещества. Такие изменения позволили использовать материал и для создания других конструкций. Для получения гелия применялось два компонента:

• Вода.
• Углерод.

Производство гелиевого раствора не требует больших финансовых затрат. Аккумулятор на таком растворе отличается сильным электрическим зарядом, который на порядок превосходит аналогичные показатели литий-ионных АКБ. Такие передовые разработки обещают коммерческий успех, однако серийных образцов до сих пор нет.

В России разработка графеновых аккумуляторов связана с использованием магния, который должен заменить литий. Российские ученые считают приоритетным направлением применение графеновых изделий в автомобилестроении, ветряной или солнечной энергетике.

Разработкой новейших аккумуляторов для электромобилей в России, занимается компания «Конгран». Инженеры пытаются создать прибор, мощность которого будет намного превышать все имеющиеся, современные аналоги. Причем стоимость таких устройств будет гораздо дешевле.

Российские ученые предложили устанавливать катод, сделанный из гипероксидированного графена. Анод должен состоять полностью из чистого магния. Все аккумуляторы работают по одному принципу. В них происходит реакция окисления вещества и его дальнейшее восстановление.

Для проведения такой реакции полностью подходит магний. Он стоит намного меньше лития. Это вещество не имеет недостатков, характерных для лития. К примеру, на воздухе литий начинает мощную реакцию с водой, он очень сложен для утилизации. Магниевый анод придает такой батареи большую энергетическую емкость. Технологический процесс добычи магния аналогичен получению алюминия. Довольно часто магний находят в глине.

Графеновые аккумуляторы перспективы развития.

Сейчас, открытие графена имеет не такую популярность, как раньше, но разработки аккумуляторных батарей на его основе не заканчивались и уже достигли определенных положительных результатов. Именно этот материал послужил толчком прогресса в процессах исследовательских работ по определению инновационных технологий накопления и удержания электрической энергии. Данные работы начались в далеком 2010 году и продолжаются по сей день в Китае, Корее, Испании, а также США.

Существенного прорыва удалось добиться американским ученым, которые изобрели суперконденсатор на основе данного материала. Он имел энергоёмкость, которая в сотни раз превышала ёмкость уже существующих батарей. Главной причиной нераспространенности конденсатора стала узкая сфера использования, в которую входили только мало потребляющие аппараты, такие как телефоны, планшеты и другие.

Первыми, у кого получилось изобрести стабильную аккумуляторную батарею, стали испанские исследователи Университета Кордовы. Разработанные батареи получились очень мощными и производительными, что позволяет вывести их на новый уровень. В скором времени графеновые аккумуляторы будут активно использоваться в автомобилестроении. В ходе исследований было точно определено, что автомобили с такими батареями на борту, смогут проезжать без подзарядки до тысячи километров. На подзарядку таких аккумуляторов будет уходить не более восьми минут.

Для справки, современные электромобили с уже известными видами батарей проезжают в среднем до 400 километров, а время зарядки может длиться до нескольких часов.

Испанские изобретатели уже успели успешно протестировать графеновые аккумуляторы с двигателями электромобилей крупного автомобильного производителя по имени BMW. В ходе тестов были сняты все основные характеристики поведения аккумуляторных батарей, вследствие чего были проведены нужные расчеты. По этим расчетам стало ясно, что батареи на основе графена с полной уверенностью могут помочь в решении вопроса низкой энергоэффективности уже существующих видов аккумуляторных батарей. Также в будущем позволит значительно снизить рыночную стоимость электромобилей.

Таким образом,   графеновые аккумуляторы позволят снизить загрязнение окружающей среды от выхлопных газов, путем постепенного вытеснения бензиновых двигателей с дорог большинства стран мира.

Компания Graphenano, которая является передовым разработчиком графеновых технологий, а также основным поставщиком графита, заявляет, что массовые производства новых аккумуляторных батарей на основе графена могут стартовать уже в следующем году, при условии успешного окончательного исследования данного материала. Появление графеновых аккумуляторов на рынке кардинально изменит технологии производства электротоваров, нуждающихся в автономной работе.

22/12/2014

Австралия

Дан Ли, сотрудник отделения технологии материалов университета Монаша в Австралии утверждает, что их открытие позволит создать аккумуляторы, которые смогут подзаряжаться буквально за несколько секунд. «Сложно создавать устройства на базе графена, — говорит ученый, — Поскольку собранные из него конструкции стремятся упорядочится в обычный графит и теряют все свои уникальные свойства».

Команда австралийских исследователей выяснила, что для того, чтобы удержать пластины графена от слипания их следует держать в воде. Когда графен находится в растворе в состоянии геля, пластинки не слипаются друг с другом и могут стать стабильной основой различных устройств.

Получившийся гель чрезвычайно дешев, поскольку состоит из углерода и воды и обладает, как выяснилось в ходе дальнейшего исследования, интересными свойствами. Его способность накапливать и удерживать электрический заряд во много раз превосходит параметры современных литиево-ионных аккумуляторов.

Такой аккумулятор, по словам самих исследователей, можно будет полностью зарядить за несколько секунд, что, безусловно, сделает его значительно более выгодным коммерчески, нежели современные батареи.

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.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам данных АКБ следует отнести:

• уменьшенный вес изделия, за счет применения легких металлов;
• с использованием современных технологий удалось добиться создания источников питания с малыми размерами;
• повышенное значение внутренней проводимости;
• увеличенный срок службы;
• повышенное значение внутренней емкости и устойчивости к износу;
• имеют возможность регулировки основных параметров;
• сравнительно малая стоимость;
• распространенность кристаллов углеводородов в природе.

К минусам при использовании графеновых АКБ производители относят:

• Имеют плотность не пригодную для питания мобильной электроники. Аккумулятор, изготовленный для переносных гаджетов, будет иметь относительно большие размеры.
• Малое число энергозаправочных станций для графеновых батарей.
• В составе некоторых электродов при изготовлении применяется литий, который является редким металлом.

Заряжается меньше часа

Наверное, главная проблема большинства пауэрбанков — им требуется очень много времени для восполнения энергии. Многие из-за этого ставят их заряжаться на ночь.

Благодаря графену, Prestigio Graphene PD поддерживает быструю зарядку 60 Вт. Собственно, в комплекте лежит специальный блок питания, который заряжает устройство буквально за 50 минут.

То есть кидаешь «банку», пока занимаешься своими делами, а когда закончишь, она уже готова к использованию.

Плюс предусмотрена многоуровневая система защиты, которая спасёт владельца и сам девайс от скачков напряжения. Он точно не взорвется. Да и поводов для этого нет. Ведь девайс-то не перегревается.

Графен и суперконденсаторы

В Университете Центральной Флориды ученые взялись за действительно передовые технологии. Эффект впечатляет: в двадцать раз более долгий срок службы батареи по сравнению с литий-ионным аккумулятором, а главное – очень малый вес и быстрая зарядка.

Для создания были использованы суперконденсаторы: они известны давно, но до сих пор недооценивались. Их отличает очень быстрое время зарядки и очень большая электрическая емкость. Правда, плотность энергии на порядок ниже, чем в классических аккумуляторах, но время зарядки исчисляется в секундах.

Ученые, работающие для Samsung, недавно запатентовали новый тип батарей для ноутбуков и смартфонов. Внутри аккумуляторов нового поколения используется графен, который позволяет обеспечить не только быстрое время загрузки, но также продлевает срок службы батареи. Зарядка быстрее в пять раз, что на практике означает, что средний смартфон будет полностью заряжен через несколько минут после подключения к розетке.

Итог

Если подытожить, то можно сказать, что аккумуляторные технологии не стоят на месте, да и резких скачков не происходит. Но постепенный и очень уверенный прогресс всё же идёт. Не стоит ожидать от графена каких-то магических свойств. Графен не приведёт к революционному скачку в развитии батарей и уж точно не заменит технологию литиевых аккумуляторов, а только дополнит её. Думаю, не зря Илон Маск делает ставку именно на литиевые батарейки. Tesla не просто так вкладывает огромные средства в развитие именно литиевых аккумуляторов.

Что ж, нам остаётся только запастись терпением и ждать, когда технологии станут более совершенными и батареи окончательно избавятся от своих последних слабых мест!

Похожие записи:

Удобная кухня на радость хозяйке: врезка встраиваемой варочной панели Какие бывают классы усилителей звука и их отличия Аабл кабель: расшифровка, технические характеристики, гост Опасно ли жить возле высоковольтной линии лэп, как определить ее напряжение? какое нормативное расстояние лэп до жилого дома? Как человек использует ветер? применение энергии ветра Принцип работы тиристора, назначение и схема подключения