Bateri berasaskan Graphene digunakan secara meluas untuk pelbagai tujuan komersil. Meningkatkan prestasi dan kelebihan kitaran hayat mengembangkan bateri berasaskan graphene berbanding bateri lithium-ion konvensional akan dibebaskan.
Tesla Motors Ilona Mask adalah contoh terkenal syarikat inovatif yang aktif terlibat dalam penyelidikan dan pengkomersilan bateri graphene.
Kandungan
Apakah bateri graphene?
Graphene dikenali secara meluas sebagai "bahan ajaib" kerana banyak sifat hebatnya yang terkandung di dalamnya. Ia adalah pengalir tenaga elektrik dan haba yang kuat, sangat ringan dan fleksibel dengan kawasan permukaan yang besar. Ia juga dianggap mesra alam dan mampan, dengan kemungkinan tidak terhad untuk pelbagai aplikasi.
Menarik untuk mengetahui! Bateri graphene dapat mengurangkan kesan alam sekitar bateri.
Graphene adalah molekul sejagat dengan banyak ciri-ciri unik dan wajar, dan ia boleh digunakan dengan cara yang berbeza, kerana tidak ada penyelesaian sejagat untuk kegunaannya.
Ia digunakan untuk meningkatkan banyak faedah yang terdapat dalam bahan konvensional, tetapi juga membantu mengatasi batasan bateri yang sebelumnya, yang membawa kepada peningkatan hayat bateri atau prestasi bateri.
Bagaimana pengeluarannya
Penukaran sebatian bukan organik berdasarkan graphene dan logam yang sesuai digunakan boleh dilakukan dalam banyak cara. Apabila teknologi baru berkembang, kaedah sering dicipta dan kemudiannya digunakan.
Dalam sebarang kaedah, terdapat beberapa cara untuk mensintesis bahan itu sendiri. Oleh itu, tidak praktikal untuk menerangkan masing-masing, oleh itu, satu kaedah tertentu akan dipertimbangkan di sini.
Elektrod berasaskan graphene tulen diperoleh dengan menyebarkan serbuk graphene oksida (100 mg) dalam air suling (30 ml) dan sonication selama 30 minit. Suspensi yang dihasilkan dipanaskan pada plat panas ke suhu 100 ° C dan kemudian 3 ml hydrazine hydrate ditambah.
Penggantungan dikekalkan pada 98 ° C selama 24 jam untuk mengurangkan graphene oxide. Pengurangan graphene oxide boleh dikumpul dengan penapisan, meninggalkan serbuk hitam. Serbuk yang ditapis kemudian dibasuh beberapa kali dengan air suling untuk mengurangkan hidrazin yang berlebihan.
Serbuk grafene di redispersed di dalam air menggunakan ultrasound, dan penyelesaian yang dihasilkan kemudian disentrifugasi pada 4000 rpm selama 3 minit untuk mengeluarkan zarah yang lebih besar. Graphene dikumpulkan melalui penapisan vakum dan dikeringkan di dalam vakum. Pada skala perindustrian, syarikat dari Great Britain, Rusia, Sepanyol, Amerika Syarikat dan Korea Selatan menghasilkannya.
Prinsip operasi dan peranti
Prinsip operasi dan susunan bateri graphene adalah sama dengan bateri tradisional, di mana dua elektrod dan larutan elektrolit digunakan untuk memudahkan pemindahan ion. Perbezaan utama antara bateri berasaskan graphene dan bateri keadaan pepejal adalah komposisi satu atau kedua-dua elektrod.
Perubahan ini terutamanya terletak pada katod, tetapi juga mungkin menggunakan allotrop karbon dalam anod. Katod dalam bateri konvensional hanya mengandungi bahan padu, tetapi bahan hibrid komposit digunakan sebagai katod dalam bateri graphene.
Spesifikasi dan Ciri
Dalam bidang bateri, bahan-bahan konvensional telah bertambah baik dengan graphene. Bateri graphene magnesium boleh menjadi ringan, tahan lama dan sesuai untuk menyimpan tenaga berkapasiti tinggi, serta mengurangkan masa pengecasan. Ia menambah kekonduksian tanpa memerlukan jumlah karbon yang digunakan dalam bateri konvensional.
Graphene dapat meningkatkan sifat bateri seperti kepadatan dan bentuk tenaga dalam pelbagai cara. Bateri lithium-ion (dan jenis bateri yang boleh dicas semula) boleh diperbaiki dengan memperkenalkan graphene ke dalam anod bateri dan menggunakan kekonduksian bahan untuk mencapai pengoptimuman dan prestasi morfologi.
Penting! Kekonduksian bateri berasaskan graphene jauh lebih tinggi berbanding dengan bahan semikonduktor lain.
Ia juga telah mendapati bahawa penciptaan bahan hibrid mungkin berguna untuk meningkatkan kualiti bateri. Sebagai contoh, hibrid pemangkinan vanadium oksida VO 2 dan graphene boleh digunakan pada katoda lithium-ion, yang menyediakan pengecasan dan pemecutan yang cepat, serta ketahanan yang lebih besar kitaran pengecasan.
Dalam kes ini, VO 2 mempunyai keamatan tenaga yang tinggi, tetapi kekonduksian elektrik yang lemah, yang boleh diselesaikan menggunakan graphene sebagai sejenis "asas" struktur di mana VO 2 boleh dilampirkan - mewujudkan bahan hibrid dengan kedua-dua kapasiti tinggi dan kekonduksian yang sangat baik.
Kelebihan dan kekurangan
Senarai kelebihan utama hendaklah termasuk:
- Kebersihan ekologi.
- Kapasiti khusus yang besar.
- Kekonduksian yang tinggi.
- Caj cepat.
- Ketahanan teknikal.
Satu-satunya kelemahan bateri adalah bahawa produk mempunyai saiz yang besar. Oleh kerana itu, implan mereka ke dalam alat mini (misalnya, telefon) hari ini tidak mungkin.
Di manakah bateri graphene digunakan?
Bateri berasaskan Graphene mempunyai potensi menarik, dan walaupun mereka belum tersedia sepenuhnya, penyelidikan dan pembangunan sengit. Mereka digunakan oleh banyak syarikat terkenal.
Pada bulan Ogos 2014, Tesla mencadangkan pembangunan teknologi bateri baharu yang akan mempunyai hampir dua kali ganda kuasa untuk model kereta elektriknya.
Bagi telefon, pada bulan November 2016, Huawei memperkenalkan bateri lithium-ion bersalut graphene baru yang boleh beroperasi pada suhu yang lebih tinggi (60 darjah berbanding dengan had 50 ° sedia ada) dan menawarkan hayat bateri yang lebih lama.
Pada Disember 2018, syarikat Log 9 Materials India mengumumkan bahawa ia sedang menjalankan projek baru yang secara teorinya boleh membawa kepada kemunculan kenderaan elektrik yang sedang berjalan di atas air.
Tinjauan teknologi
Menurut para penyelidik di syarikat-syarikat terkenal, bateri terbaru jauh lebih efisien daripada produk tradisional. Di samping itu, mereka menambah tenaga lebih pantas (dalam minit).
Teknologi ini akan membawa kepada revolusi dalam pembangunan kereta elektrik, pengeluaran telefon pintar, serta komputer dan tablet komputer riba.
Ada soalan atau mempunyai sesuatu untuk ditambah? Kemudian tulis kepada kami tentangnya dalam komen, ini akan menjadikan bahan itu lebih berguna, lengkap dan tepat.
