O que são baterias de grafeno

Talvez em um futuro muito próximo a hegemonia das baterias de íon-lítio chegue ao fim, porque um novo tipo de bateria está entrando em cena - o grafeno. Portanto, vamos dar uma olhada mais de perto nas baterias de grafeno e descobrir quais propriedades elas têm e por que são tão boas.

O que é grafeno

Primeiro, vamos dizer algumas palavras sobre um material como o grafeno. Este material foi obtido artificialmente em 2004 por cientistas russos e é uma estrutura semelhante a um filme formada a partir de átomos de carbono.

Simplificando, o grafeno é o plano da grafite, separado da estrutura geral do material. Neste caso, os átomos são arranjados, de forma que uma rede de cristal hexagonal é formada.

Ao mesmo tempo, a substância formada é tão densa que tem um grau elevado de rigidez e uma margem colossal de condutividade térmica.

Nesse caso, os elétrons podem mover-se livremente sobre a estrutura do filme, o que abre amplas perspectivas para a introdução de um novo material nos circuitos semicondutores.

Grafeno e baterias

A primeira área em que se decidiu pelo uso do grafeno foi na produção de baterias automotivas.

Nos primeiros experimentos, o grafeno foi combinado com o lítio, mas como a prática tem mostrado, essa acabou sendo uma decisão errada. Isso ocorre porque o lítio é uma substância extremamente agressiva e explode ao entrar em contato com a água.

Portanto, eles se recusaram a instalar essas modificações de baterias em veículos elétricos, porque em caso de acidente e dano à bateria, havia uma probabilidade muito elevada de incêndio.

Além disso, para a produção de tais baterias, uma grande quantidade de lítio era necessária, e este é um metal caro.

Portanto, decidiu-se buscar uma alternativa ao lítio e duas opções foram encontradas ao mesmo tempo:

1. Modelo americano. Segundo ela, a fonte da reação já é o cobalto-lítio e um cátodo composto de placas de silício e grafeno.

2. Modelo russo. Onde a modificação de magnésio-grafeno é usada, onde o ânodo de sal de lítio foi substituído com sucesso por óxido de magnésio (substância muito mais comum e mais barata).

Mas, apesar das diferentes abordagens, as vantagens e desvantagens das baterias de grafeno são idênticas.

Prós e contras das baterias de grafeno

Se compararmos as baterias clássicas de íon-lítio com o grafeno, as últimas são dotadas das seguintes vantagens:

- O grafeno é produzido a partir de matérias-primas baratas e prontamente disponíveis.

- O material produzido é muito leve. Portanto, um metro quadrado de grafeno pesa apenas 1 grama, e isso permite reduzir significativamente a massa da bateria.

- Os ambientalistas podem dormir bem, pois o grafeno é ecologicamente correto.

- O grafeno aumentou a força e a resistência à água.

- As áreas de superfície danificadas são facilmente restauradas.

- A condutividade do grafeno é significativamente maior do que a de qualquer outro condutor (é claro, no momento).

- Aumento da capacidade específica. Por exemplo, um carro com bateria de grafeno instalada é capaz de dirigir até 1.000 quilômetros com uma única carga. quilômetros.

- A capacidade das baterias de grafeno não diminui devido aos frequentes ciclos de descarga-carga.

- O tempo de carregamento total é de apenas 8 minutos.

Como você pode ver, as vantagens são apenas um vagão e um carrinho pequeno, mas também existem desvantagens, a saber:

- O grafeno tem uma densidade bastante baixa, pelo que ainda existem restrições significativas ao seu uso. Por exemplo, um telefone celular com bateria de grafeno seria volumoso.

Como funciona uma bateria de grafeno

Na verdade, a estrutura de uma bateria de grafeno não é muito diferente da estrutura de uma bateria de íon-lítio com um eletrólito sólido. A única coisa é que no caso do grafeno, o cátodo é feito de coque de carvão mineral, pelo fato de ser químico. a composição é próxima ao carbono puro, e o grafite é substituído pelo grafeno.

Para aumentar a capacidade da bateria, os engenheiros adicionaram seções de silício entre as camadas de grafeno. E para aumentar a taxa de carga, pequenos orifícios de 15-20 nanômetros de diâmetro foram feitos nas placas de grafeno.

Isso é tudo, caso contrário, é uma bateria normal.

Conclusão

Sem dúvida, as baterias de grafeno ainda encontrarão seu nicho e possivelmente empurrarão completamente as baterias de íon-lítio de seu pedestal, mas até que elas entrem no mercado amplo é muito cedo para falar sobre isso. Bem, se você gostou do artigo, coloque seu polegar para cima e se inscreva. E ainda mais interessante e útil você pode encontrar no meu site, onde os artigos são publicados um pouco antes.