Графеновые аккумуляторы и их особенности

16:01 31-07-2020

Еще не так давно появление гибридных автомобилей, которые являлись сочетанием электромотора и обычного двигателя внутреннего сгорания, казалось чем-то невообразимым.

Немало людей считало, что альтернативы ДВС для отказа от него не существует. Но сейчас электрические автомобили стали вполне привычным явлением, а стремительное развитие технологий позволяет сделать их намного более доступными.

Основным вариантом движущей силы в автомобиле является электрический мотор. Питание его осуществляется от специальной версии автомобильного аккумулятора, являющегося именно тем компонентом, который постоянно пытаются усовершенствовать. Первоочередной задачей является то, чтобы автомобиль мог проехать как можно большее расстояние без подзарядки и обслуживания. На данный момент, наибольшее распространение получили литиевые аккумуляторные батареи. Но уже в скором времени у них может появиться серьезный конкурент в виде графеновых аккумуляторов.

Что представляет собой графен. Графеновые аккумуляторные батареи, аналогично литиевым, являются тяговыми, а не стартерными, как на моделях автомобилей с ДВС. Графен является достаточно интересным новым материалом, позволяющим значительно повысить работоспособность автомобильных элементов питания, которая будет составлять от нескольких сотен до тысяч километров, проходимых машиной без подзарядки. Этот материал представляет собой кристаллы углеводорода, с расположением атомов в единой плоскости, с толщиной листа, равной толщине одного атома. Отличительными особенностями графена являются повышенная энергоемкость и прочность. Итоговое вещество может быть охарактеризовано, как пленка из углерода, толщина которой - одна миллионная от толщины обычного бумажного листа.

Устройство графеновой батареи. Принцип работы такого типа батарей совершенно не отличается от принципа работы свинцово-кислотных аккумуляторов стандартной конструкции. Несмотря на то, что в ней протекают аналогичные электрохимические процессы, реакции абсолютно другие. Это касательно внутреннего устройства графенового типа аккумуляторов.

Упомянутый тип батарей можно сравнить с литий-полимерными батареями, благодаря похожему устройству.

• Одна из существующих технологий предполагает чередованием графеновых и кремниевых пластин, применяемых в качестве катода. Роль анода же выполняет кобальтат лития;
• При использовании технологии другого рода, вместо кобальтата применяется более доступный оксид магния, с неизменным катодом. Такой вариант будет намного дешевле, чем при использовании лития. Магний-графеновый тип АКБ сильно заинтересовал производителей, так как при их установке на электромобили появляется потенциальная возможность увеличения проходимой дистанции на одной зарядке до 1000 километров. Но, для успешной работы с этим типом батарей требуются особые зарядные устройства, которые будут установлены на АЗС. Полностью зарядить батарею можно будет за 10 минут.

Положительные и отрицательные стороны. Также нелишним будет обратить внимание на плюсы и минусы таких аккумуляторных батарей. Плюсов у них довольно большое количество, поэтому среди них стоит выделить наиболее существенные:

• Доступность и распространенность исходного материала;
• Большие объемы производства графена;
• Простота реализации методов производства материала;
• Малый вес - 1 куб.м. материала будут весить всего 1 грамм;
• Большая степень прочности;
• Устойчивость к воде;
• Долговечность;
• Быстрая зарядка.

Основной проблемой является плотность, что не позволяет создать достаточно компактные рабочие образцы.

Итог. Несмотря на то, что графеновые аккумуляторы появились сравнительно недавно, они уже успели получить высокую степень популярности. Правда, на данный момент небольших версий не существует. Многие считают, что скоро электрические автомобили смогут без проблем проезжать расстояние от 800 до тысячи километров, не требуя подзарядки.