Grafen bazlı piller çeşitli ticari amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel lityum iyon pillere göre grafen bazlı piller geliştirmenin performansının ve yaşam döngüsü avantajının artması işe yarar.
Tesla Motors Ilona Mask, grafen pillerin araştırılması ve ticarileştirilmesinde aktif olarak yer alan yenilikçi şirketlerin iyi bilinen bir örneğidir.
Sodrezhanie
Grafen pil nedir
Grafen, içerdiği şaşırtıcı özelliklerinin birçoğu nedeniyle "mucizevi malzeme" olarak bilinir. Elektrik ve termal enerjinin güçlü bir iletkenidir, geniş bir yüzey alanına sahip son derece hafif ve esnektir. Ayrıca, sayısız uygulama için sınırsız olanaklarla çevre dostu ve sürdürülebilir olarak kabul edilir.
Bilmek ilginç! Grafen piller pillerin çevreye etkisini azaltabilir.
Grafen, benzersiz ve arzu edilen birçok özelliğe sahip evrensel bir moleküldür ve kullanımı için evrensel bir çözüm olmadığı için farklı şekillerde kullanılabilir.
Geleneksel malzemelerde bulunan avantajların çoğunu iyileştirmek için kullanılır, ancak önceki pil sınırlamalarının üstesinden gelmeye yardımcı olur, bu da pil ömrünün artmasına veya pil performansına yol açar.
Üretim nasıl
İnorganik bileşiklerin grafene ve kullanıma uygun metallere dayalı olarak dönüştürülmesi birçok yolla gerçekleştirilebilir. Yeni teknoloji geliştikçe, yöntemler genellikle icat edilir ve daha sonra kullanılır.
Herhangi bir yöntemde, malzemenin kendisini sentezlemenin her zaman birkaç yolu vardır. Her birini tanımlamak pratik olmayacaktır, bu nedenle burada belirli bir yöntem dikkate alınacaktır.
Saf bir grafen bazlı elektrot, bir grafen oksit tozunun (100 mg) damıtılmış su (30 mi) içinde dağıtılması ve 30 dakika sonikasyon ile elde edilir. Nihai süspansiyon, sıcak bir plaka üzerinde 100 ° C'lik bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve daha sonra 3 ml hidrazin hidrat ilave edilir.
Süspansiyon, grafen oksidi azaltmak için 24 saat 98 ° C'de tutulur. Azaltılmış grafen oksit, siyah bir toz bırakarak süzülerek toplanabilir. Süzülen toz daha sonra fazla hidrazini azaltmak için birkaç kez damıtılmış su ile yıkanır.
Grafen tozu, ultrason kullanılarak su içinde yeniden dağıtıldı ve nihai çözelti daha sonra daha büyük partikülleri çıkarmak için 3 dakika süreyle 4000 rpm'de santrifüjlendi. Grafen, vakumla süzülerek toplanır ve vakumla kurutulur. Endüstriyel ölçekte, İngiltere, Rusya, İspanya, ABD ve Güney Kore'den şirketler üretmektedir.
Çalışma prensibi ve cihaz
Çalışma prensibi ve grafen pillerin düzenlenmesi, iyon transferini kolaylaştırmak için iki elektrot ve bir elektrolit çözeltisinin kullanıldığı geleneksel pillere benzer. Grafen esaslı piller ile katı hal piller arasındaki temel fark, bir veya her iki elektrotun bileşimidir.
Değişiklik esas olarak katotta bulunur, ancak anotta karbon allotroplarının kullanılması da mümkündür. Geleneksel bir bataryadaki katot yalnızca katı malzemelerden oluşur, ancak grafen bataryasında katot olarak kompozit bir hibrid malzeme kullanılır.
Özellikler ve Özellikler
Pil alanında, geleneksel malzemeler grafen ile önemli ölçüde geliştirilir. Magnezyum grafen pil, hafif, dayanıklı ve yüksek kapasiteli enerjiyi depolamanın yanı sıra şarj süresini azaltmak için uygun olabilir. Geleneksel akülerde kullanılan karbon miktarına ihtiyaç duymadan iletkenlik kazandırır.
Grafen, enerji yoğunluğu ve şekli gibi pil özelliklerini çeşitli şekillerde geliştirebilir. Lityum iyon piller (ve diğer şarj edilebilir piller), pilin anoduna grafen eklenerek ve morfolojik optimizasyon ve performans elde etmek için malzemenin iletkenliği kullanılarak geliştirilebilir.
Önemli! Grafen esaslı pillerin iletkenliği, diğer yarı iletken malzemelere göre önemli ölçüde daha yüksektir.
Ayrıca, hibrid malzemelerin oluşturulmasının pil kalitesini arttırmak için yararlı olabileceği de keşfedilmiştir. Örneğin, vanadyum oksit V02 ve grafenin katalizinin bir hibridizasyonu, hızlı şarj ve deşarjın yanı sıra şarj döngüsünün daha fazla dayanıklılığını sağlayan lityum-iyon katotlar üzerinde kullanılabilir.
Bu durumda, VO 2, yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak VO 2'nin bağlanabileceği bir tür yapısal "baz" olarak grafen kullanılarak çözülebilen - hem yüksek kapasiteye hem de mükemmel iletkenliğe sahip bir hibrid malzeme yaratarak zayıf elektrik iletkenliğine sahiptir.
Avantajları ve dezavantajları
Ana avantajların listesi şunları içermelidir:
- Ekolojik temizlik.
- Geniş özgül kapasite.
- Yüksek iletkenlik.
- Hızlı şarj.
- Teknik dayanıklılık.
Pilin tek dezavantajı, ürünün dikkate değer bir boyuta sahip olmasıdır. Bu nedenle, bunları bugün minyatür cihazlara (örneğin, telefonlar) implante etmek mümkün değildir.
Grafen piller nerede kullanılır?
Grafen bazlı piller heyecan verici bir potansiyele sahiptir ve henüz tam olarak mevcut olmasalar da, araştırma ve geliştirme yoğundur. Birçok tanınmış şirket tarafından kullanılmaktadır.
Ağustos 2014'te Tesla, elektrikli otomobil modeli için neredeyse iki kat daha fazla güce sahip olacak yeni bir pil teknolojisinin geliştirilmesini önerdi.
Telefonlara gelince, Kasım 2016'da Huawei, daha yüksek bir sıcaklıkta (mevcut 50 ° sınırına kıyasla 60 ° derece) çalışmaya devam edebilen ve daha uzun bir pil ömrü sunan yeni bir grafen kaplı lityum iyon pil tanıttı.
Aralık 2018'de Hintli şirket Log 9 Materials, teorik olarak su üzerinde çalışan elektrikli araçların ortaya çıkmasına neden olabilecek yeni bir proje üzerinde çalıştığını açıkladı.
Teknoloji görünümü
Popüler firmalardaki araştırmacılara göre, en son piller geleneksel ürünlerden çok daha verimlidir. Ek olarak, enerjiyi çok daha hızlı (dakikalar içinde) doldururlar.
Bu teknoloji, elektrikli otomobillerin, akıllı telefonların, dizüstü bilgisayarların ve tabletlerin geliştirilmesinde bir devrime yol açacaktır.
Sorularınız veya eklemek istediğiniz bir şey mi var? Sonra yorumlarda bize yazın, bu malzemeyi daha kullanışlı, eksiksiz ve doğru hale getirecektir.
