Čo je to grafénová batéria?

Čo je grafénová batéria?



Grafénová batéria je novou perspektívou vývoja lítiovej batérie. Technológia grafénových batérií bola vždy stredobodom našej pozornosti.






Výhody grafénu v lítiovej batérii



Grafén zohráva úlohu pri zvyšovaní rozptylu tepla v lítiovej batérii namiesto pridávania grafénu do kladných a záporných elektród lítiovej batérie. Preto grafén v batérii nezvýši rýchlosť nabíjania a vybíjania, ani nezvýši hustotu energie, ani nezlepší vodivosť. Ide o lítiovú batériu. Huawei napríklad vyrobil lítiovú batériu s lepším výkonom pri odvádzaní tepla. Vrstva grafénu realizuje odvod tepla.





Prečo by lítiové batérie mali zlepšiť odvod tepla?



Zlepší sa odvod tepla, keď je čip mobilného telefónu plne nabitý? Nie, aká je teplota mobilného telefónu? Doba prevádzky čipu mobilného telefónu pri plnom zaťažení predstavuje menej ako 1 % doby používania mobilného telefónu. Mobilné telefóny a iné civilné elektronické zariadenia sú typické aplikácie pri nízkych teplotách a bežné lítiové batérie nepotrebujú ďalšie vylepšenia. Teplota je však na niektorých miestach veľmi vysoká. Napríklad základňová stanica v blízkosti rovníka má pracovné prostredie záložnej batérie 50 °C. Pre bežné lítiové batérie je táto teplota na pokraji kolapsu. V minulosti mohli požiadavky nabíjacích a vybíjacích cyklov spĺňať len batérie s väčšou kapacitou na pokožke hlavy. Vplyv teploty na batériu spočíva najmä v urýchlení odparovania vody v elektrolyte. V tejto batérii Huawei je voda úplne odstránená z elektrolytového zloženia a je použitá grafénová vrstva odvádzajúca teplo. Teplo generované pri nabíjaní a vybíjaní batérie sa ľahšie odovzdáva. Huawei poskytuje súbor údajov o výkone, to znamená, že po 2000 cykloch nabíjania a vybíjania pri 60 °C zostáva kapacita na 70 % a strata kapacity je menšia ako 13 % po 200 dňoch skladovania pri 60 °C.





Perspektíva vývoja grafénovej batérie



Tieto údaje nemusia byť neznáme pre ľudí v priemysle lítiových batérií. Ak dáme bežné batérie mobilných telefónov pri tejto teplote okolia, teda 60 ℃, väčšina batérií nebude fungovať správne. Keďže väčšina lítiových batérií mobilných telefónov sú ternárne materiály s vysokou hustotou energie, nie sú vhodné na prácu pri vysokých teplotách. Existuje lítium-železofosfátová batéria, ktorá môže pracovať pri vysokých teplotách, ale to sa zriedka stáva v batériách mobilných telefónov. A lítium-železofosfátová batéria je tiež batéria s mnohými cyklami. Napríklad lítiovú batériu možno v priemere nabiť a vybiť 2500-krát a pri 60 °C klesne na 300-krát. Huawei ju dokáže udržať aj 2000-krát. Batéria navyše spôsobí stratu elektrolytu pri vysokej teplote. Vo všeobecnosti sa fosforečnan lítno-železitý skladuje pri teplote 60 °C počas 7 mesiacov so stratou kapacity 40 % - 50 %. To nie je prekvapujúce, ale Huawei stratil iba 13%.





Použitie: pretože grafénová batéria má vlastnosti vysokej vodivosti, vysokej pevnosti, ultratenkej a ultratenkej, ako aj veľmi vysokého zlepšenia výkonu pri vysokej teplote, grafénová batéria môže byť použitá nielen v základňových staniciach, ale aj v potenciálnych aplikáciách oblasti, ako sú bezpilotné lietadlá, letecký vojenský priemysel alebo nové energetické vozidlá, a bude tiež zohrávať dôležitú úlohu.