แบตเตอรี่กราฟีน

แบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้าที่หลากหลาย การปรับปรุงประสิทธิภาพและข้อดีของวงจรชีวิตของการพัฒนาแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม

Tesla Motors Ilona Mask เป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดีของ บริษัท นวัตกรรมที่มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการวิจัยและการจำหน่ายแบตเตอรี่กราฟีน

แบตเตอรี่กราฟีนคืออะไร

กราฟีนเป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางว่าเป็น "วัสดุมหัศจรรย์" เนื่องจากมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งมากมาย มันเป็นตัวนำที่มีประสิทธิภาพของพลังงานไฟฟ้าและความร้อนแสงมากและมีความยืดหยุ่นกับพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ถือว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนด้วยความเป็นไปได้ไม่ จำกัด สำหรับการใช้งานมากมาย

น่าสนใจที่จะรู้! แบตเตอรี่กราฟีนสามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแบตเตอรี่

แกรฟีนเป็นโมเลกุลสากลที่มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และน่าพึงพอใจมากมายและสามารถนำไปใช้ในรูปแบบต่าง ๆ เนื่องจากไม่มีวิธีการแก้ปัญหาสากลสำหรับการใช้งาน

มันถูกใช้เพื่อปรับปรุงประโยชน์มากมายที่พบในวัสดุทั่วไป แต่ก็ยังช่วยให้เอาชนะข้อ จำกัด แบตเตอรี่ก่อนหน้าซึ่งนำไปสู่การเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่หรือประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

เป็นวิธีการผลิต

การแปลงสารประกอบอนินทรีย์ที่ทำจากกราฟีนและโลหะที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานสามารถทำได้หลายวิธี ในฐานะที่เป็นวิวัฒนาการเทคโนโลยีใหม่ ๆ วิธีการมักจะคิดค้นและนำมาใช้ในภายหลัง

ไม่ว่าในวิธีใดมีหลายวิธีในการสังเคราะห์วัสดุเอง มันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายแต่ละวิธีดังนั้นจะพิจารณาวิธีหนึ่งโดยเฉพาะที่นี่

อิเล็กโทรดที่ใช้กราฟีนบริสุทธิ์ได้จากการกระจายผงกราฟีนออกไซด์ (100 มก.) ในน้ำกลั่น (30 มล.) และ sonication เป็นเวลา 30 นาที สารแขวนลอยที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้ร้อนบนแผ่นความร้อนที่อุณหภูมิ 100 ° C จากนั้นจะเติมไฮดราซีนไฮเดรต 3 มล.

สารแขวนลอยจะคงอยู่ที่ 98 ° C เป็นเวลา 24 ชั่วโมงเพื่อลดกราฟีนออกไซด์ กราฟีนออกไซด์ที่ลดลงสามารถรวบรวมได้โดยการกรองทำให้เป็นผงสีดำ จากนั้นผงที่ผ่านการกรองจะถูกล้างด้วยน้ำกลั่นหลายครั้งเพื่อลดไฮดราซีนส่วนเกิน

ผงแกรฟีนถูกกระจายซ้ำในน้ำโดยใช้คลื่นอัลตร้าซาวด์แล้วสารละลายที่ได้จะถูกเหวี่ยงที่ 4000 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 3 นาทีเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่ กราฟีนจะถูกเก็บรวบรวมโดยการกรองสูญญากาศและอบแห้งในสุญญากาศ ในระดับอุตสาหกรรม บริษัท จากสหราชอาณาจักรรัสเซียสเปนสหรัฐอเมริกาและเกาหลีใต้ผลิต

หลักการทำงานและอุปกรณ์

หลักการทำงานและการจัดเรียงของแบตเตอรี่กราฟีนมีความคล้ายคลึงกับแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมโดยใช้ขั้วไฟฟ้าสองขั้วและสารละลายอิเล็กโทรไลต์เพื่ออำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนไอออน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนและแบตเตอรี่โซลิดสเตตคือองค์ประกอบของขั้วไฟฟ้าหนึ่งหรือทั้งสอง

การเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่อยู่ในแคโทด แต่ก็เป็นไปได้ที่จะใช้การจัดสรรคาร์บอนในแอโนด แคโทดในแบตเตอรี่ทั่วไปประกอบด้วยวัสดุที่เป็นของแข็ง แต่ใช้วัสดุผสมไฮบริดเป็นแคโทดในแบตเตอรี่กราฟีน

ข้อมูลจำเพาะและคุณสมบัติ

ในด้านแบตเตอรี่วัสดุแบบดั้งเดิมได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญกับกราฟีน แบตเตอรี่กราฟีนแมกนีเซียมมีน้ำหนักเบาทนทานและเหมาะสำหรับการจัดเก็บพลังงานความจุสูงรวมถึงเพื่อลดเวลาในการชาร์จ มันเพิ่มการนำไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้ปริมาณคาร์บอนที่ใช้ในแบตเตอรี่ทั่วไป

กราฟีนสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของแบตเตอรี่เช่นความหนาแน่นของพลังงานและรูปร่างในหลากหลายวิธี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (และแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟชนิดอื่น ๆ ) สามารถปรับปรุงได้โดยการนำกราฟีนเข้าสู่ขั้วบวกของแบตเตอรี่และการใช้การนำไฟฟ้าของวัสดุเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดและคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยา

สำคัญ! การนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนนั้นสูงกว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ อย่างมาก

นอกจากนี้ยังพบว่าการสร้างวัสดุไฮบริดอาจเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงคุณภาพแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่นการผสมตัวเร่งปฏิกิริยาของวานาเดียมออกไซด์ VO 2 และกราฟีนสามารถใช้กับแคโทดลิเธียมไอออนซึ่งให้การชาร์จและการคายประจุที่รวดเร็วรวมถึงความทนทานของวงจรการชาร์จ

ในกรณีนี้ VO 2 มีความเข้มพลังงานสูง แต่การนำไฟฟ้าไม่ดีซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยใช้ graphene เป็น "ฐาน" โครงสร้างชนิดหนึ่งซึ่งสามารถแนบ VO 2 ได้ - สร้างวัสดุไฮบริดที่มีความจุสูงและการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

ข้อดีและข้อเสีย

รายการข้อดีหลักควรรวมถึง:

• ความสะอาดของระบบนิเวศ
• ความจุขนาดใหญ่โดยเฉพาะ
• การนำไฟฟ้าสูง
• ชาร์จเร็ว
• ความทนทานทางเทคนิค

ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวของแบตเตอรี่คือผลิตภัณฑ์มีขนาดพอเหมาะ ด้วยเหตุนี้การฝังอุปกรณ์เหล่านี้ลงในอุปกรณ์จิ๋ว (ตัวอย่างเช่นโทรศัพท์) ในวันนี้จึงเป็นไปไม่ได้

ใช้แบตเตอรี่กราฟีนที่ไหน

แบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีนนั้นมีศักยภาพที่น่าตื่นเต้นแม้ว่าจะยังไม่พร้อมใช้งาน แต่การวิจัยและพัฒนาก็มีความเข้มข้น มีการใช้งานโดย บริษัท ที่มีชื่อเสียงหลายแห่ง

ในเดือนสิงหาคม 2014 เทสลาเสนอการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ซึ่งจะมีพลังงานมากเป็นสองเท่าสำหรับรุ่นรถยนต์ไฟฟ้า

สำหรับโทรศัพท์ในเดือนพฤศจิกายน 2559 หัวเว่ยแนะนำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเคลือบกราฟีนแบบใหม่ที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น (60 องศาเมื่อเทียบกับขีด จำกัด 50 °ที่มีอยู่) และมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น

ในเดือนธันวาคม 2561 บริษัท Log 9 Materials ของอินเดียประกาศว่ากำลังทำงานในโครงการใหม่ที่ในทางทฤษฎีอาจนำไปสู่การเกิดขึ้นของยานพาหนะไฟฟ้าที่วิ่งบนน้ำ

แนวโน้มเทคโนโลยี

ตามที่นักวิจัยของ บริษัท ที่เป็นที่นิยมแบตเตอรี่ล่าสุดมีประสิทธิภาพมากกว่าผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิม นอกจากนี้พวกเขาเติมพลังงานได้เร็วขึ้นมาก (ในไม่กี่นาที)

เทคโนโลยีนี้จะนำไปสู่การปฏิวัติในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าการผลิตสมาร์ทโฟนรวมถึงคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปและแท็บเล็ต

มีคำถามหรือมีอะไรเพิ่ม จากนั้นเขียนถึงเราในความคิดเห็นซึ่งจะทำให้เนื้อหามีประโยชน์มากขึ้นสมบูรณ์และถูกต้องมากขึ้น