کاربرد گرافن در باتری سازی - ایران گرافن

کاربرد گرافن در باتری سازی متنوع است. افزودن این ماده ظرفیت باتری های تلفن های هوشمند را تا 5000-6000mAh می رساند، که قبلا فقط در دستگاهای بزرگتر مانند تبلت مشاهده می‌شد.  

گرافن لایه ای اتم‌های کربن است که به‌صورت شبکه لانه زنبوری به‌ یکدیگر متصل هستند. همچنین رسانای قدرتمند انرژی الکتریکی و گرمایی، فوق‌العاده سبک با نیروهای شیمیایی و کاملاً انعطاف‌پذیر با سطح ویژه زیاد است. از طرف دیگر، پایدار و سازگار با محیط ‌زیست است و توانایی‌های نامحدودی برای انواع کاربردها دارد.

گرافن دارای هدایت حرارتی بالا است و می‌توان به عنوان نیمه رسانا استفاده کرد. در این مورد محققان به آسانی از سیلیکا برای فرایند تبدیل گرافن به شبکه سه بعدی از توپ‌ استفاده کرده است. توپ‌های گرافنی به عنوان لایه های محافظ بر روی آند و کاتد استفاده می‌شوند و این چیزی است که اجازه می دهد ظرفیت شارژ و سرعت شارژ افزایش پیدا کنند.

گرافن در باتری

مواد الکترود باتری‌های مرسوم وقتی با گرافن ترکیب ‌شوند به‌شدت بهینه می‌شوند. گرافن باعث تولید باتری‌هایی سبک و مقاوم و برای ذخایر انرژی با ظرفیت بالا می شود. همچنین، منجر به  کاهش زمان شارژ می‌شود. در باتری معمولی پوششی از کربن روی این مواد قرار می‌گیرد یا به ‌الکترودها اضافه می‌شود تا قابلیت رسانایی آن‌ها افزایش پیدا کند، اما این لایه کربن باعث کاهش طول عمر باتری می‌شود. استفاده از گرافن در باتری باعث می‌شود تا نیازی به کربن نباشد در عین حال رسانایی و طول عمر افزایش پیدا می‌کند.

همچنین گرافن به ‌شیوه‌های مختلفی مانند تراکم و شکل انرژی باعث بهینه‌سازی باتری‌ها می‌شود و با افزایش رسانایی و رسیدن به ‌نقطه مورفولوژیکی این اتفاق می افتد.

نظر شرکت های ساخت تلفن همراه در مورد گرافن

سامسونگ می‌گوید که باتری توپ گرافنی قادر است در مقایسه با شارژ کامل در ۱ ساعت، باتری را در ۱۲ دقیقه شارژ کامل کند. البته زمان شارژ برای یک باتری که ظرفیت بالاتری دارد کمی بیشتر میشود. این شرکت مدت‌هاست که روی ساخت باتری گرافنی کار می‌کند و قصد دارد فناوری گرافنی را جایگزین باتری‌های یون لیتیم کند. با استفاده از این فناوری می‌توان شارژ باتری‌ها را ۴۵ درصد افزایش داد.

استفاده از این ماده مزایای دیگری نیز دارد؛ از جمله این مزایا می‌توان به کاهش زوال باتری اشاره کرد، به‌طوری که این باتری‌ها دوام بالاتری نسبت به باتری یون لیتیوم دارند.

در حال حاضر تولید باتری گرافنی هزینه‌ بالایی دارد، اما اگر صنعت تصمیم به استفاده از این ماده بگیرد، هزینه کاهش خواهد یافت و تمام تولیدکنندگان باتری‌ به استفاده از گرافن در باتری‌های لیتیومی خواهند پرداخت. 

چندی پیش شرکت هواوی از سامانه‌ خنک‌کننده‌ گرافنی در تلفن‌های همراه خود استفاده کرد. پیشینه‌ استفاده از گرافن در تلفن‌های همراه به سال ۲۰۱۶ باز می‌گردد. در آن سال هواوی اعلام کرد که به فناوری باتری یون لیتیوم مقاوم در برابر گرما دست یافته است که در تولید این باتری از گرافن استفاده شده‌است؛ این خبر در سمپوزیم باتری ژاپن اعلام شد.

آنچه هواوی به آن دست یافته بود، سامانه‌ای بود که به باتری یون لیتیوم اجازه می‌داد تا در دمای بالاتر کار کند. در باتری‌های رایج دمای ۵۰ درجه قابل تحمل است، اما زمانی که هواوی از گرافن در باتری استفاده کرد، دمای کارکرد تا ۶۰ درجه بالا رفت. این شرکت اعلام کرد که گرافن موجب افزایش طول عمر باتری تا دو برابر می‌شود.

منبع:https://www.graphene-info.com/graphene-mobile-industry

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ente.202100454