Cosa sono le batterie al grafene

Forse in un futuro molto prossimo, l'egemonia delle batterie agli ioni di litio finirà, perché un nuovo tipo di batteria sta entrando in scena: il grafene. Diamo quindi un'occhiata più da vicino alle batterie al grafene e scopriamo quali proprietà hanno e perché sono così buone.

Cos'è il grafene

Innanzitutto, diciamo alcune parole su un materiale come il grafene. Questo materiale è stato ottenuto artificialmente nel 2004 da scienziati russi ed è una struttura simile a un film formata da atomi di carbonio.

In poche parole, il grafene è il piano della grafite, separato dalla struttura generale del materiale. In questo caso, gli atomi sono disposti in modo da formare un reticolo cristallino esagonale.

Allo stesso tempo, la sostanza formata è così densa che ha un maggiore grado di rigidità e un colossale margine di conducibilità termica.

In questo caso, gli elettroni possono muoversi liberamente sulla struttura del film, il che apre ampie prospettive per l'introduzione di un nuovo materiale nei circuiti semiconduttori.

Grafene e batterie

Il primo ambito in cui si è deciso di utilizzare il grafene è la produzione di batterie per auto.

Nei primi esperimenti, il grafene era combinato con il litio, ma come ha dimostrato la pratica, questa si è rivelata la decisione sbagliata. Questo perché il litio è una sostanza estremamente aggressiva e il litio esplode a contatto con l'acqua.

Pertanto, hanno rifiutato di installare tali modifiche delle batterie sui veicoli elettrici, perché in caso di incidente e danni alla batteria, c'era un'alta probabilità di incendio.

Inoltre, per la produzione di tali batterie, era necessaria una grande quantità di litio, e questo è un metallo costoso.

Pertanto, si è deciso di cercare un'alternativa al litio e sono state trovate due opzioni contemporaneamente:

1. Modello americano. Secondo lei, la fonte della reazione è già cobalto-litio e un catodo composito di lastre di silicio e grafene.

2. Modello russo. Dove viene utilizzata la modifica magnesio-grafene, dove l'anodo di sale di litio è stato sostituito con successo con ossido di magnesio (una sostanza molto più comune ed economica).

Ma nonostante approcci diversi, i vantaggi e gli svantaggi delle batterie al grafene sono identici.

Pro e contro delle batterie al grafene

Se confrontiamo le classiche batterie agli ioni di litio con il grafene, queste ultime sono dotate dei seguenti vantaggi:

- Il grafene è prodotto da materie prime prontamente disponibili ed economiche.

- Il materiale prodotto è molto leggero. Quindi un metro quadrato di grafene pesa solo 1 grammo, e questo consente di ridurre notevolmente la massa della batteria.

- Gli ambientalisti possono dormire bene poiché il grafene è ecologico.

- Il grafene ha una maggiore forza e resistenza all'acqua.

- Le superfici danneggiate sono facilmente ripristinabili.

- La conducibilità del grafene è significativamente superiore a quella di qualsiasi altro conduttore (ovviamente, al momento).

- Capacità specifica aumentata. Ad esempio, un'auto con una batteria al grafene installata è in grado di guidare fino a 1.000 chilometri con una singola carica. chilometri.

- La capacità delle batterie al grafene non diminuisce a causa dei frequenti cicli di scarica-carica.

- Il tempo di ricarica completo è di soli 8 minuti.

Come puoi vedere, i vantaggi sono solo un vagone e un piccolo carrello, ma ci sono anche degli svantaggi, ovvero:

- Il grafene ha una densità piuttosto bassa, quindi ci sono ancora restrizioni significative sul suo utilizzo. Ad esempio, un telefono cellulare con una batteria al grafene sarebbe ingombrante.

Come funziona una batteria al grafene

In effetti, la struttura di una batteria al grafene non è molto diversa dalla struttura di una batteria agli ioni di litio con un elettrolita solido. L'unica cosa è che nel caso del grafene, il catodo è fatto di coke di carbone, a causa del fatto che è chimico. la composizione è simile al carbonio puro e la grafite è sostituita dal grafene.

Per aumentare la capacità della batteria, gli ingegneri hanno aggiunto sezioni di silicio tra gli strati di grafene. E per aumentare la velocità di carica, sono stati praticati piccoli fori di 15-20 nanometri di diametro nelle piastre di grafene.

Questo è tutto, altrimenti è una batteria normale.

Conclusione

Senza dubbio, le batterie al grafene troveranno ancora la loro nicchia ed è del tutto possibile che sostituiranno completamente le batterie agli ioni di litio dal loro piedistallo, ma fino a quando non entreranno nell'ampio mercato, è troppo presto per parlarne. Bene, se l'articolo ti è piaciuto, alza il pollice e iscriviti. E ancora più interessante e utile puoi trovare sul mio sito, dove gli articoli sono pubblicati un po 'prima.