Mitä ovat grafeeniakut

Ehkä lähitulevaisuudessa litium-ioniakkujen hegemonia päättyy, koska paikalle on tulossa uuden tyyppinen paristo - grafeeni. Katsotaan siis tarkemmin grafeeniparistoja ja selvitetään, mitä ominaisuuksia niillä on ja miksi ne ovat niin hyviä.

Mikä on grafeeni

Ensinnäkin sanotaan muutama sana grafeenin kaltaisesta materiaalista. Venäläiset tiedemiehet hankkivat tämän materiaalin keinotekoisesti vuonna 2004, ja se on kalvomainen rakenne, joka muodostuu hiiliatomeista.

Yksinkertaisesti sanottuna grafeeni on grafiittitaso, erotettu materiaalin yleisestä rakenteesta. Tässä tapauksessa atomit on järjestetty niin, että muodostuu kuusikulmainen kidehila.

Tällöin muodostunut aine on niin tiheä, että sillä on lisääntynyt jäykkyys ja valtava lämmönjohtavuuden marginaali.

Tässä tapauksessa elektronit voivat liikkua vapaasti kalvon rakenteen yli, mikä avaa laajat mahdollisuudet uuden materiaalin tuomiseen puolijohdepiireihin.

Grafeeni ja paristot

Ensimmäinen alue, jolla päätettiin käyttää grafeenia, on autojen akkujen tuotanto.

Ensimmäisissä kokeissa grafeeni yhdistettiin litiumiin, mutta kuten käytäntö on osoittanut, tämä osoittautui vääräksi päätökseksi. Tämä johtuu siitä, että litium on erittäin aggressiivinen aine, ja litium räjähtää joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.

Siksi he kieltäytyivät asentamasta tällaisia ​​paristojen muutoksia sähköajoneuvoihin, koska onnettomuuden ja akun vaurioitumisen vuoksi tulipalon todennäköisyys oli erittäin suuri.

Lisäksi tällaisten paristojen valmistukseen tarvittiin suuri määrä litiumia, ja tämä on kallista metallia.

Siksi päätettiin etsiä vaihtoehto litiumille, ja kaksi vaihtoehtoa löydettiin kerralla:

1. Amerikkalainen malli. Hänen mukaansa reaktion lähde on jo koboltti-litium ja komposiittikatodi pii- ja grafeenilevyistä.

2. Venäläinen malli. Jos käytetään magnesium-grafeenimodifikaatiota, jossa litiumsuolanodi on onnistuneesti korvattu magnesiumoksidilla (paljon yleisempi ja halvempi aine).

Eri lähestymistavoista huolimatta grafeeniparistojen edut ja haitat ovat samat.

Grafeeniparistojen edut ja haitat

Jos verrataan klassisia litiumioniakkuja grafeeniin, niillä on seuraavat edut:

- Grafeeni valmistetaan helposti saatavilla olevista ja halvoista raaka-aineista.

- Valmistettu materiaali on erittäin kevyttä. Joten yksi neliömetri grafeenia painaa vain yhden gramman, ja tämän avulla voit vähentää merkittävästi akun massaa.

- Ympäristönsuojelijat voivat nukkua rauhallisesti, koska grafeeni on ympäristöystävällistä.

- Grafeenilla on lisääntynyt lujuus ja vedenkestävyys.

- Vaurioituneet pinta-alat voidaan helposti palauttaa.

- Grafeenin johtavuus on merkittävästi suurempi kuin minkä tahansa muun johtimen (tietysti tällä hetkellä).

- Lisääntynyt ominaiskapasiteetti. Esimerkiksi auto, johon on asennettu grafeeniakku, pystyy ajamaan jopa 1000 kilometriä yhdellä latauksella. kilometriä.

- Grafeeniakkujen kapasiteetti ei vähene usein purkautuvien latausjaksojen vuoksi.

- Täysi latausaika on vain 8 minuuttia.

Kuten näette, edut ovat vain vaunu ja pieni kärry, mutta on myös haittoja, nimittäin:

- Grafeenilla on melko pieni tiheys, joten sen käytölle on edelleen merkittäviä rajoituksia. Esimerkiksi matkapuhelin, jossa on grafeeniakku, olisi liian suuri.

Grafeeniakun toiminta

Grafeeniakun rakenne ei todellakaan ole paljon erilainen kuin kiinteän elektrolyytin sisältävän litiumioniakun rakenne. Ainoa asia on, että grafeenin tapauksessa katodi on valmistettu hiilikoksista, koska sen kemikaali. koostumus on lähellä puhdasta hiiltä ja grafiitti korvataan grafeenilla.

Pariston kapasiteetin lisäämiseksi insinöörit lisäivät grafiinkerrosten väliin pii-osia. Ja latausnopeuden lisäämiseksi grafeenilevyihin tehtiin pieniä reikiä, joiden halkaisija oli 15-20 nanometriä.

Siinä kaikki, muuten se on tavallinen akku.

Johtopäätös

Grafeeniakut löytävät epäilemättä edelleen kapeallaan ja on täysin mahdollista, että ne korvaavat litiumioniakut kokonaan alustaltaan, mutta ennen kuin ne tulevat laajalle markkinoille, on liian aikaista puhua tästä. No, jos pidit artikkelista, laita peukalosi ylös ja tilaa. Ja vielä mielenkiintoisempia ja hyödyllisiä löydät sivustollani, jossa artikkelit julkaistaan ​​jonkin verran aikaisemmin.