Co je grafenová baterie?

Co je grafenová baterie?



Grafenová baterie je novou perspektivou vývoje lithiové baterie. Technologie grafenových baterií byla vždy středem naší pozornosti.






Výhody grafenu v lithiové baterii



Grafen hraje roli při zvyšování odvodu tepla v lithiové baterii, spíše než přidávání grafenu do kladných a záporných elektrod lithiové baterie. Proto grafen v baterii nezvýší rychlost nabíjení a vybíjení, ani nezvýší hustotu energie, ani nezlepší vodivost. Jedná se o lithiovou baterii. Huawei například vyrobil lithiovou baterii s lepším výkonem odvádění tepla. Vrstva grafenu realizuje odvod tepla.





Proč by lithiové baterie měly zlepšit odvod tepla?



Zlepší se odvod tepla, když je čip mobilního telefonu plně nabitý? Ne, jaká je teplota mobilního telefonu? Provozní doba plného zatížení čipu mobilního telefonu představuje méně než 1 % doby používání mobilního telefonu. Mobilní telefony a další civilní elektronická zařízení jsou typické aplikace při nízkých teplotách a běžné lithiové baterie nepotřebují další vylepšení. Teplota je však na některých místech velmi vysoká. Například základnová stanice poblíž rovníku má pracovní prostředí záložní baterie 50 °C. U běžných lithiových baterií je tato teplota na pokraji kolapsu. V minulosti mohly požadavky na nabíjecí a vybíjecí cykly splňovat pouze baterie s větší kapacitou na pokožce hlavy. Vliv teploty na baterii spočívá především v urychlení odpařování vody v elektrolytu. V této baterii Huawei je voda zcela odstraněna ze složení elektrolytu a je použita grafenová vrstva rozptylující teplo. Teplo generované při nabíjení a vybíjení baterie se snadněji uvolňuje. Huawei poskytuje sadu údajů o výkonu, to znamená, že po 2000 cyklech nabíjení a vybíjení při 60 °C zůstane kapacita na 70 % a ztráta kapacity je menší než 13 % po 200 dnech skladování při 60 °C.





Perspektiva vývoje grafenové baterie



Tato data nemusí být neznámá lidem v průmyslu lithiových baterií. Pokud vložíme běžné baterie mobilních telefonů do okolní teploty, tedy 60 ℃, většina baterií nebude fungovat správně. Protože většina lithiových baterií mobilních telefonů jsou ternární materiály s vysokou hustotou energie, nejsou vhodné pro práci při vysokých teplotách. Existuje lithium-železofosfátová baterie, která může pracovat při vysokých teplotách, ale to se u baterií mobilních telefonů stává zřídka. Lithium-železofosfátová baterie je také baterie s mnoha cykly. Například lithiovou baterii lze v průměru nabít a vybít 2500krát a při 60 °C klesne na 300krát. Huawei ji dokáže udržet i 2000krát. Navíc baterie způsobí ztrátu elektrolytu při vysoké teplotě. Obecně je fosforečnan lithný a železnatý skladován při 60 °C po dobu 7 měsíců se ztrátou kapacity 40 % - 50 %. To není překvapivé, ale Huawei ztratil pouze 13 %.





Použití: protože grafenová baterie má vlastnosti vysoké vodivosti, vysoké pevnosti, ultratenké a ultratenké, stejně jako velmi vysoké zlepšení výkonu při vysoké teplotě, lze grafenovou baterii použít nejen v základnových stanicích, ale také v potenciálních aplikacích v oblastech, jako jsou bezpilotní letadla, letecký vojenský průmysl nebo nová energetická vozidla, a bude také hrát důležitou roli.