El grafeno se considera uno de los materiales más prometedores del futuro.

En el campo de la electrónica de consumo, la capacidad de la batería y la velocidad de carga siempre han sido un tema constante. Muchos fabricantes han utilizado el tiempo de carga y la capacidad de la batería como trucos del producto. En cuanto al mercado global de la electrónica, las baterías de iones de litio, que han existido durante años, siguen siendo los jugadores más importantes del mundo, con la batería incorporada en casi todos los teléfonos inteligentes, e incluso el 787 Dreamliner de Boeing tiene muchas baterías de iones de litio.

Sin embargo, la enorme escasez de baterías de litio en términos de seguridad, resistencia, contaminación ambiental y velocidad de carga ha comenzado a limitar severamente el desarrollo de las principales industrias de alta tecnología. Como resultado, muchos departamentos corporativos de I + D se han centrado en las "baterías de grafeno" más avanzadas y creen que este nuevo tipo de batería reemplazará completamente a las baterías de litio que han estado disponibles durante más de 26 años en el futuro.

¿Qué es una batería de grafeno?

El grafeno es una película plana con una red hexagonal en forma de panal compuesta por átomos de carbono con órbitas híbridas SP2 y un material bidimensional con un solo grosor de átomo de carbono. El grafeno es actualmente el nanomaterial más delgado pero más duro del mundo. Es casi completamente transparente y absorbe solo el 2,3% de la luz. También es el material con la resistividad más pequeña del mundo.

La llamada batería de grafeno es una nueva batería de energía desarrollada utilizando las características del viaje rápido y masivo de iones de litio entre la superficie del grafeno y el electrodo. Como uno de los nuevos nanomateriales más delgados, duros y conductores de electricidad, el concepto de grafeno ha atraído la atención desde su creación en 2004.

En el campo de las pilas de energía, el grafeno es un material positivo y negativo para las baterías de iones de litio con buenas perspectivas de aplicación. Al mismo tiempo, las baterías de polímero de grafeno pesan solo el 50% de las baterías convencionales y costarán un 77% menos que las baterías de litio. Desde el punto de vista del rendimiento, las baterías de grafeno y litio se cargan una vez y no tardan más de 10 minutos.

Debido a sus características únicas, el grafeno se llama "material mágico" y los científicos incluso predijeron que "cambiará por completo el siglo XXI".

Ideal es hermoso.

Como todos sabemos, el material de batería más utilizado en el campo de los teléfonos inteligentes siguen siendo las baterías de litio. Las baterías de litio se utilizaron por primera vez para uso comercial en 1991 y desde entonces se han convertido en equipos estándar. Sin embargo, mucha gente piensa que esta tecnología ha llegado a su límite y espera encontrar fuentes alternativas, por lo que la tecnología de las baterías de grafeno ha entrado en los ojos de la gente.

Las noticias actuales sugieren que el buque insignia de próxima generación de Samsung, el Galaxy S9, utilizará baterías de grafeno en lugar de las baterías de iones de litio existentes. La capacidad de almacenamiento de la batería de este tipo de batería al mismo volumen es aproximadamente el 45% de la de una batería de litio, pero se puede cargar completamente en 12 minutos y puede mantener una alta estabilidad en un entorno de hasta 60 grados Celsius. Esto hace que esta batería de material sea muy adecuada no solo para teléfonos inteligentes, sino también para vehículos eléctricos.

Se informa que el instituto de investigación de Samsung ha encontrado una manera de combinar grafeno con sílice a gran escala. El material que completa la fusión se llama "bola de grafeno" y tiene una estructura similar a las palomitas de maíz. Los investigadores señalaron que esta tecnología no solo mejora la estabilidad de la batería, sino que también mejora la conductividad, "mejorando en gran medida la reciclabilidad y la capacidad de carga rápida del cátodo". Más importante aún, su densidad de energía es cercana a 800 Wh / L, que es aproximadamente la misma que la batería de iones de litio utilizada por Tesla.

Según un análisis externo, si Samsung es la primera empresa del mundo en colocar con éxito baterías de grafeno en equipos de producción en masa, convertirá a la empresa coreana en un proveedor exclusivo o titular de una patente de materiales de grafeno durante mucho tiempo. Y eso contribuirá en gran medida a mejorar los ingresos y la posición global de la empresa.

Al mismo tiempo, el concepto de "baterías de grafeno" también se ha mencionado repetidamente en el campo de los vehículos de nuevas energías, y parece haberse convertido en un gran avance en la tecnología de baterías de vehículos eléctricos. Las baterías de tecnología de grafeno se conocen como "tecnología de hito negro" y afirman que extienden la autonomía de los vehículos eléctricos, la duración de la batería y acortan el tiempo de carga.

Quizás el más representativo de ellos sea el vehículo eléctrico Fisk EMotion desarrollado por Henry Fisk, fundador de Fisk. FiskerEMion utilizará nuevos materiales de batería de grafeno, que pueden viajar 208 kilómetros en nueve minutos, con un alcance máximo de 644 kilómetros y una velocidad máxima de 259 kilómetros por hora. Se espera que el automóvil sea el primero en venderse en el Reino Unido en 2020.

Además, los medios locales informaron que los científicos de la Universidad de Zhejiang han desarrollado un nuevo tipo de batería de aluminio y grafeno que utiliza una membrana de grafeno como material positivo. Esta batería tiene una vida útil extremadamente larga, se puede cargar completamente en un período de tiempo muy corto y puede funcionar normalmente dentro del rango de temperatura de menos 40 ° C a 120 ° C.

Además, las baterías de aluminio-grafeno desarrolladas esta vez tienen algunas de las características más incomparables de otras baterías actuales. Por ejemplo, a una temperatura baja de menos 40 ° C, las baterías de aluminio-grafeno aún pueden cargarse y descargarse de manera constante 1000 veces; A una temperatura alta de 100 ° C, se ha cargado y descargado de manera constante 45.000 veces. Incluso si el núcleo está expuesto a Yuhuoyan, no se incendiará ni explotará. Este amplio rango de temperatura sienta las bases para el uso futuro de baterías de iones de aluminio en condiciones extremas de temperatura.

Además, la batería también es muy flexible y la capacidad puede permanecer sin cambios después de 10,000 curvas, lo que demuestra el potencial de aplicación en dispositivos electrónicos flexibles portátiles.

La realidad es muy huesuda.

El mercado de capitales actual tiene una gran imaginación para las baterías de grafeno, pero muchos estudiosos creen que las baterías de grafeno actualmente son difíciles de romper en muchos aspectos de la tecnología, por lo que todavía es un producto en el laboratorio, y su verdadera producción en masa aún está muy lejos. ..

En una entrevista con el Daily Economic News, el Dr. Liuguanwei de la Universidad de Tsinghua, ingeniero senior del Instituto de Investigación de Metales No Ferrosos de Beijing, dijo: "Hay diferencias en cómo definir las baterías de grafeno en primer lugar: la adición de materiales de grafeno a los materiales de los electrodos. La definición de baterías de grafeno es engañosa. Las noticias sobre las baterías de grafeno se limitan a algunos informes de piel. No hay un diagrama esquemático de la estructura y el mecanismo de reacción de la batería, ni hay parámetros técnicos específicos como la densidad de energía , voltaje y ciclo de vida. Para la industria de las baterías, sin esta información, las noticias reportadas carecen de la credibilidad más básica, y la posibilidad de una falsa exageración de la propaganda es grande ".

Liyongfeng, profesor de la Universidad del Petróleo de China, también se muestra escéptico. Él cree que la aplicación actual de grafeno en baterías se combina principalmente con silicio en el electrodo negativo de la batería para reemplazar el grafito original, lo que puede aumentar la capacidad general y la velocidad de carga de la batería, pero la mejora del rendimiento es limitada. Los rumores en línea de ascensión subversiva no son muy realistas. Además, algunos expertos de la industria mencionaron que las características de la superficie del grafeno se ven muy afectadas por el estado químico, y que la estabilidad del lote, el ciclo de vida y otros problemas también son difíciles de cumplir con los requisitos detallados de la producción de baterías de litio.

El informe del CITIC también muestra que aún se desconoce cuándo los productos de grafeno con excelentes propiedades pueden salir del laboratorio. Por ejemplo, cuando se utiliza grafeno como membrana conductora transparente, existe un cierto cuello de botella en la preparación de sus productos industriales, lo que hace imposible que se reproduzca la baja conductividad del crudo de grafeno en el producto. Dado que el grafeno de capa única no tiene banda prohibida y no puede lograr las funciones de conmutación de transistores necesarias para los circuitos lógicos, el grado de complejidad del proceso ha aumentado considerablemente, por lo que su uso generalizado en el campo de la microelectrónica llevará tiempo.

Es cierto que el grafeno está considerado como uno de los materiales más prometedores en el futuro, pero en lo que a él respecta, su composición de espuma es mayor que el valor real de aplicación, y son muchos los factores que dificultan la popularización de este material. . La producción en masa y el costo son los más importantes. Las barreras a la popularidad, las baterías de grafeno pueden tener un largo camino por recorrer antes de que reemplacen por completo las baterías de litio.

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