Apa itu baterai graphene

Mungkin dalam waktu dekat, hegemoni baterai lithium-ion akan berakhir, karena jenis baterai baru memasuki dunia - graphene. Jadi mari kita lihat lebih dekat baterai graphene, dan cari tahu properti apa yang mereka miliki dan mengapa mereka begitu bagus.

Apa itu graphene

Pertama, katakanlah beberapa kata tentang bahan seperti graphene. Bahan ini diperoleh secara artifisial pada tahun 2004 oleh para ilmuwan Rusia dan merupakan struktur seperti film yang terbentuk dari atom karbon.

Sederhananya, graphene adalah bidang grafit, terpisah dari struktur umum material. Pada saat yang sama, atom-atom disusun, sehingga terbentuk kisi kristal heksagonal.

Dalam hal ini, zat yang terbentuk sangat padat sehingga memiliki derajat kekakuan yang meningkat dan batas konduktivitas termal yang sangat besar.

Dalam hal ini, elektron dapat dengan bebas bergerak di atas struktur film, yang membuka prospek luas untuk masuknya material baru ke dalam sirkuit semikonduktor.

Graphene dan baterai

Area pertama di mana keputusan dibuat untuk menggunakan graphene adalah dalam produksi aki mobil.

Dalam percobaan pertama, graphene dikombinasikan dengan lithium, tetapi seperti yang ditunjukkan oleh praktik, ini ternyata keputusan yang salah. Ini karena litium adalah zat yang sangat agresif, dan litium meledak saat bersentuhan dengan air.

Oleh karena itu, mereka menolak untuk memasang modifikasi aki tersebut pada kendaraan listrik, karena jika terjadi kecelakaan dan kerusakan aki kemungkinan besar terjadi kebakaran.

Juga, untuk produksi baterai semacam itu, dibutuhkan sejumlah besar lithium, dan ini adalah logam yang mahal.

Oleh karena itu, diputuskan untuk mencari alternatif pengganti lithium dan dua opsi ditemukan sekaligus:

1. Model Amerika. Menurut dia, sumber reaksinya sudah kobalt-litium dan katoda komposit dari pelat silikon dan graphene.

2. Model Rusia. Di mana modifikasi magnesium-graphene digunakan, di mana anoda garam lithium telah berhasil diganti dengan magnesium oksida (zat yang jauh lebih umum dan lebih murah).

Namun terlepas dari pendekatan yang berbeda, kelebihan dan kekurangan baterai graphene identik.

Pro dan kontra dari baterai graphene

Jika kita membandingkan baterai lithium-ion klasik dengan graphene, yang terakhir diberkahi dengan keuntungan sebagai berikut:

- Graphene diproduksi dari bahan baku yang tersedia dan murah.

- Bahan yang dihasilkan sangat ringan. Jadi satu meter persegi graphene beratnya hanya 1 gram, dan ini memungkinkan Anda mengurangi massa baterai secara signifikan.

- Ahli lingkungan dapat tidur nyenyak karena graphene ramah lingkungan.

- Graphene telah meningkatkan kekuatan dan ketahanan air.

- Area permukaan yang rusak mudah diperbaiki.

- Konduktivitas graphene secara signifikan lebih tinggi daripada konduktor lainnya (tentu saja, saat ini).

- Peningkatan kapasitas spesifik. Misalnya, mobil dengan baterai graphene yang terpasang mampu melaju hingga 1.000 kilometer dengan sekali pengisian daya. kilometer.

- Kapasitas baterai graphene tidak berkurang karena siklus pengisian daya yang sering.

- Waktu pengisian penuh hanya 8 menit.

Seperti yang Anda lihat, kelebihannya hanya gerobak dan gerobak kecil, tetapi ada juga kekurangannya, yaitu:

- Graphene memiliki kepadatan yang agak rendah, sehingga masih terdapat batasan yang signifikan dalam penggunaannya. Misalnya, ponsel dengan baterai graphene akan berukuran besar.

Bagaimana baterai graphene bekerja

Padahal, struktur baterai graphene tidak jauh berbeda dengan struktur baterai lithium-ion dengan elektrolit padat. Satu-satunya hal adalah bahwa dalam kasus graphene, katoda terbuat dari kokas batubara, karena fakta kimianya. komposisinya mendekati karbon murni, dan grafit digantikan oleh grafena.

Untuk meningkatkan kapasitas baterai, para insinyur menambahkan bagian silikon di antara lapisan graphene. Dan untuk meningkatkan laju pengisian, dibuat lubang kecil berdiameter 15-20 nanometer pada pelat graphene.

Itu saja, selain itu baterai biasa.

Kesimpulan

Tanpa ragu, baterai graphene masih akan menemukan ceruknya dan sangat mungkin mereka akan sepenuhnya menggantikan baterai lithium-ion dari alasnya, tetapi sampai mereka memasuki pasar yang luas, masih terlalu dini untuk membicarakan hal ini. Nah, jika Anda menyukai artikel itu, maka angkat jempol Anda dan berlangganan. Dan bahkan lebih menarik dan berguna dapat Anda temukan di situs saya, dimana artikel diterbitkan lebih awal.