Technologie baterií pro chytré telefony je v dnešní době docela dobrá. Ale jestli je něco, čeho se milovníci gadgetů nikdy nebudou moci nabažit, je to příslib lepší výdrže baterie. Nebylo by skvělé, kdyby naše telefony vydržely dva nebo tři celé dny intenzivního používání na jediné nabití? A co třeba celý týden? S grafenovými bateriemi by to nemusel být tak nesplnitelný sen.

Příručka pro kupující:

Grafenové baterie ještě nenapájejí chytré telefony a další gadgety, ale technologie se vyvíjí. V budoucnu by grafen mohl být materiálem, který nahradí lithium-iontové baterie, na nichž je technologický průmysl už desítky let tak závislý.

O grafenu jsme na Android Authority už několikrát psali. Zdá se, že je to jedna z těch technologií, které mají hromadu příslibů, ale které jsou věčně za rohem. I když jsme od komercializace grafenových technologií, včetně baterií, ještě daleko, stále je to něco, co stojí za to mít na očích.

Tady je vše, co potřebujete vědět o grafenových bateriích.

Co je to grafenová baterie?

Než se začneme zabývat grafenovou baterií, stojí za to si v rychlosti zrekapitulovat, co je grafen a jak funguje.

Krátce řečeno, grafen je kompozice atomů uhlíku pevně spojených v hexagonální nebo voštinové struktuře. Jedinečnost grafenu spočívá v tom, že tato struktura má tloušťku pouze jedné atomové vrstvy, čímž se grafenový list stává v podstatě dvourozměrným. Tato 2D struktura poskytuje velmi zajímavé vlastnosti, včetně vynikající elektrické a tepelné vodivosti, vysoké pružnosti, vysoké pevnosti a nízké hmotnosti. Nás zajímá zejména elektrická a tepelná vodivost, která je ve skutečnosti lepší než u mědi – nejvodivějšího kovového prvku.

Superkondenzátory umožňují baterie, které vydrží mnohem déle a nabíjejí se téměř okamžitě

Pokud jde o baterie, lze schopnosti grafenu využít mnoha způsoby. Ideální využití grafenu jako baterie je jako „superkondenzátor“. Superkondenzátory ukládají proud stejně jako tradiční baterie, ale mohou se neuvěřitelně rychle nabíjet a vybíjet.

Nevyřešeným trikem u grafenu je, jak ekonomicky masově vyrábět supertenké pláty pro použití v bateriích a dalších technologiích. Výrobní náklady jsou v současnosti neúnosně vysoké, ale výzkum napomáhá tomu, aby se grafenové baterie staly realitou.

V roce 2017 oznámila společnost Samsung průlom se svou „grafenovou koulí“. I když od té doby jsme nic dalšího neslyšeli. Nedávno vyšlo najevo, že o technologii pro automobilové baterie se údajně zajímá i společnost Telsa.

Grafén versus lithium-iontové

Stejně jako lithium-iontové (Li-ion) baterie využívají grafenové články dvě vodivé desky obalené porézním materiálem a ponořené do roztoku elektrolytu. Ale přestože jejich vnitřní složení je dosti podobné, obě baterie nabízejí odlišné vlastnosti.

Grafén nabízí vyšší elektrickou vodivost než lithium-iontové baterie. To umožňuje rychlejší nabíjení článků, které jsou schopny dodávat i velmi vysoké proudy. To je zvláště užitečné například pro automobilové baterie nebo rychlé nabíjení mezi zařízeními. Vysoká tepelná vodivost také znamená, že baterie pracují chladněji, což prodlužuje jejich životnost i ve stísněných pouzdrech, jako je například smartphone.

Grafenové baterie jsou také lehčí a tenčí než dnešní lithium-iontové články. To znamená menší a tenčí zařízení nebo větší kapacity, aniž by vyžadovaly další prostor. A nejen to, grafen umožňuje dosáhnout mnohem vyšších kapacit. Lithium-iontové uchovávají až 180Wh energie na kilogram, zatímco grafen může uchovávat až 1 000Wh na kilogram.

A konečně, grafen je bezpečnější. Přestože lithium-iontové baterie mají velmi dobré výsledky v oblasti bezpečnosti, došlo k několika závažným incidentům s vadnými výrobky. Přehřátí, přebíjení a proražení může v li-ionových bateriích způsobit běh chemickou nerovnováhu, která vyústí v požár. Grafen je mnohem stabilnější, pružnější a pevnější a je vůči těmto problémům odolnější.

Nemusíte však mít ani jedno, ani druhé. Li-ion baterie mohou využívat grafen ke zvýšení výkonu katodového vodiče. Ty jsou známé jako hybridy grafen-metal oxidů. Výsledkem hybridních baterií je nižší hmotnost, rychlejší doba nabíjení, větší úložná kapacita a delší životnost než u dnešních baterií. První grafenové baterie pro spotřebitele budou pravděpodobně hybridní.

Co znamenají grafenové baterie pro chytré telefony

Budoucí chytré telefony s grafenovými napájecími články by vykazovaly výše uvedené výhody. Telefony by se nabíjely ještě rychleji (podívejte se na výsledky při testování grafenové powerbanky ve videu v horní části tohoto článku), výdrž baterie by snadno vydržela den nebo dva, ne-li déle, a zařízení by mohla být tenčí a lehčí.

Přechod na grafen by mohl nabídnout 60 % nebo více kapacity ve srovnání se stejně velkou lithium-iontovou baterií. V kombinaci s lepším odvodem tepla prodlouží chladnější baterie také životnost zařízení. Nebudete tak muset po několika letech platit za drahé výměny baterií, aby vaše stará zařízení fungovala ve špičkové kondici.

Nenechte si ujít:

Grafénové baterie by umožnily, aby byly smartphony tenčí nebo nabízely větší kapacitu baterie při zachování jejich současných rozměrů. Zajímavé jsou také důsledky pro rychlé nabíjení mezi zařízeními. S bateriemi schopnými podporovat velmi vysoké proudy a bleskově rychlé doby nabíjení a vybíjení by se gadgety mohly vzájemně nabíjet superrychle.

Ačkoli je technologie grafenových baterií ještě několik let vzdálená, je to lákavá vyhlídka pro budoucí smartphony, gadgety, elektromobily a mnoho dalšího. Je třeba ji sledovat.