Grafen piller nelerdir
Belki de çok yakın bir gelecekte, lityum iyon pillerin hegemonyası sona erecek, çünkü sahneye yeni bir pil türü giriyor - grafen. Öyleyse grafen pillere daha yakından bakalım ve hangi özelliklere sahip olduklarını ve neden bu kadar iyi olduklarını öğrenelim.
Grafen nedir
Öncelikle grafen gibi bir malzeme hakkında birkaç söz söyleyelim. Bu malzeme yapay olarak 2004 yılında Rus bilim adamları tarafından elde edildi ve karbon atomlarından oluşan film benzeri bir yapıdır.
Basitçe ifade etmek gerekirse grafen, malzemenin genel yapısından ayrılan grafit düzlemidir. Bu durumda atomlar, altıgen bir kristal kafes oluşacak şekilde düzenlenir.
Bu durumda, oluşan madde o kadar yoğundur ki, artan bir sertlik derecesine ve muazzam bir termal iletkenlik marjına sahiptir.
Bu durumda, elektronlar filmin yapısı üzerinde serbestçe hareket edebilir ve bu da yeni bir malzemenin yarı iletken devrelere girmesi için geniş olasılıklar açar.
Grafen ve piller
Grafen kullanımına karar verilen ilk alan, araba aküsü üretimidir.
İlk deneylerde grafen lityum ile birleştirildi, ancak uygulamanın gösterdiği gibi, bunun yanlış bir karar olduğu ortaya çıktı. Bunun nedeni, lityumun son derece agresif bir madde olması ve lityumun suyla temas ettiğinde patlamasıdır.
Bu nedenle, elektrikli araçlara bu tür pil modifikasyonları takmayı reddettiler, çünkü bir kaza ve bataryanın hasar görmesi durumunda, çok yüksek bir yangın olasılığı vardı.
Ayrıca, bu tür pillerin üretimi için büyük miktarda lityum gerekliydi ve bu pahalı bir metaldir.
Bu nedenle, lityuma bir alternatif aramaya karar verildi ve aynı anda iki seçenek bulundu:
1. Amerikan modeli. Ona göre, reaksiyonun kaynağı zaten kobalt-lityum ve silikon ve grafen plakaların kompozit bir katodu.
2. Rus modeli. Magnezyum-grafen modifikasyonunun kullanıldığı, lityum tuzu anotunun başarıyla magnezyum oksit (çok daha yaygın ve daha ucuz bir madde) ile değiştirildiği yerlerde.
Ancak farklı yaklaşımlara rağmen grafen pillerin avantajları ve dezavantajları aynıdır.
Grafen pillerin artıları ve eksileri
Klasik lityum iyon pilleri grafen ile karşılaştırırsak, ikincisi aşağıdaki avantajlara sahip olur:
- Grafen, hazır ve ucuz hammaddelerden üretilir.
- Üretilen malzeme çok hafiftir. Yani bir metrekarelik grafen yalnızca 1 gram ağırlığındadır ve bu, pilin kütlesini önemli ölçüde azaltmanıza olanak tanır.
- Grafen çevre dostu olduğu için çevreciler iyi uyuyabilirler.
- Grafenin mukavemeti ve su direnci artmıştır.
- Hasarlı yüzey alanları kolayca restore edilir.
- Grafenin iletkenliği diğer herhangi bir iletkenden önemli ölçüde daha yüksektir (tabii şu anda).
- Artan özgül kapasite. Örneğin, grafen pil takılı bir araba, tek bir şarjla 1.000 kilometreye kadar gidebilir. kilometre.
- Grafen pillerin kapasitesi, sık deşarj-şarj döngüleri nedeniyle azalmaz.
- Tam şarj süresi sadece 8 dakikadır.
Gördüğünüz gibi, avantajlar sadece bir vagon ve küçük bir el arabasıdır, ancak aynı zamanda dezavantajları da vardır:
- Grafen oldukça düşük bir yoğunluğa sahiptir, bu nedenle kullanımında hala önemli kısıtlamalar vardır. Örneğin grafen pilli bir cep telefonu hantal olurdu.
Grafen pil nasıl çalışır?
Aslında bir grafen pilin yapısı, katı elektrolitli bir lityum iyon pilin yapısından çok da farklı değildir. Tek şey, grafen durumunda, kimyasal olduğu için katotun kömür kokundan yapılmasıdır. bileşim saf karbona yakındır ve grafit yerini grafen alır.
Bataryanın kapasitesini artırmak için mühendisler, grafen katmanları arasına silikon bölümler eklediler. Ve şarj oranını artırmak için grafen plakalarda 15-20 nanometre çapında küçük delikler açıldı.
Hepsi bu, aksi takdirde normal bir pil.
Sonuç
Şüphesiz, grafen piller yine de nişlerini bulacaklar ve lityum iyon pilleri kaidelerinden tamamen değiştirmeleri oldukça olasıdır, ancak geniş pazara girene kadar bunun hakkında konuşmak için çok erken. Makaleyi beğendiyseniz, baş parmağınızı kaldırın ve abone olun. Ve bulabileceğiniz daha da ilginç ve kullanışlı sitemde, makalelerin biraz daha önce yayınlandığı yer.