В будущем графеновые технологии будут иметь огромные возможности, поскольку почти в каждом электрооборудовании и даже автомобилях есть аккумуляторы.
Использование графена в телефонах снизит температуру, увеличит емкость аккумулятора и зарядки, что приведет к хорошей управляемости и производительности телефона, а новые функции, которые получат смартфоны, будут работать бесперебойно.
Использование графеновых аккумуляторов в автомобилях сделает их более эффективными и экологичными, поскольку они заменят ископаемое топливо. Таким образом, мы сохраним традиционные энергетические ресурсы и станем на шаг ближе к более зеленой Земле.
Преимущество Графеновых электродов - большая удельная поверхность для накопления заряда, меньший вес и безопасность.
Графен представляет собой аллотроп углерода в форме гексагональной (ячеистой) решетки. Это хороший проводник электрической и тепловой энергии, чрезвычайно легкий и гибкий материал с большой площадью поверхности. Электроды обычных аккумуляторов значительно улучшаются при добавлении графена.
Графеновые аккумуляторы обладают огромным потенциалом на рынке смартфонов и даже в аккумуляторах электромобилей, но они пока недоступны в продаже.
Сегодня в большинстве смартфонов установлены литий-ионные аккумуляторы, которые работают, но сейчас их не хватает из-за того, что функции смартфонов становятся все более мощными. Решением этой проблемы может стать использование графеновых аккумуляторов.
В ноябре 2016 года Huawei стала первой компанией-производителем смартфонов, представившей свои литий-ионные аккумуляторы с добавлением графена. Они могут оставаться функциональными при более высоких температурах и обеспечивать более длительный срок службы батареи. Компания Huawei заявила, что снизила температуру аккумулятора на 5 градусов по Цельсию.
В ноябре 2017 года группа исследователей из Samsung Advanced Institute of Technology разработала "графеновый шар", уникальную батарею, которая позволяет увеличить емкость аккумулятора на 45% и заряжаться в 5 раз быстрее, чем стандартные литий-ионные аккумуляторы. Такой телефон, как Samsung Galaxy Note 10 +, который в настоящее время оснащен аккумулятором на 4300 мАч, потенциально может содержать аккумулятор емкостью около 6235 мАч, не занимая при этом дополнительного места.
Литий-ионные аккумуляторы не оптимальны. Samsung надеется выпустить хотя бы один телефон в 2020 году или к 2021 году. В этом телефоне будет установлена графеновая батарейка, которая способна полностью зарядиться менее чем за 30 минут! В настоящее время Note 10 + заряжается от 0-100% за 1 час и 5 минут, но с графеновой батареей телефон может полностью зарядиться примерно за 13 минут!
Вы, должно быть, думаете, что батарея взорвется, если ее снабдить таким огромным количеством электроэнергии, но этого не произойдет. Это потому, что графеновые аккумуляторы не взрываются, несмотря ни на что, и это самое большое преимущество этих аккумуляторов перед литий-ионными.
Им все еще необходимо увеличить мощность при одновременном снижении затрат, поскольку графеновые аккумуляторы дороже литий-ионных.
В металловоздушных батареях металл используется в качестве анода, воздух - в качестве катода, а вода - в качестве электролита. В аноде батарей используется графеновый стержень. Поскольку кислород (воздух) является катодом, катод должен быть пористым материалом, пропускающим воздух, свойством, которым обладает графен.
Эта технология будет очень полезна для такой компании, как Tesla.
Использование графена в качестве катода или анода в батареях — не лучшая идея. Именно поэтому графен не самый подходящий материал для долгосрочного хранения энергии.
В литиевых аккумуляторах заряд запасается за счёт того, что ионы лития проникают внутрь графитового анода и там прочно держатся. Этот процесс называется интеркаляцией. Литиевые аккумуляторы практически не подвержены саморазряду.
Высокая цена и трудности производства больших количеств графена — это одна из причин, почему мы не видим графеновых аккумуляторов в наших смартфонах.