Älypuhelinten akkuteknologia on nykyään aika hyvää. Mutta jos on yksi asia, josta gadgetin ystävät eivät koskaan saa tarpeekseen, se on lupaus paremmasta akunkestosta. Eikö olisi hienoa, jos puhelimemme kestäisivät kaksi tai kolme täyttä päivää kovassa käytössä yhdellä latauksella? Entä kokonainen viikko? Grafeeniakkujen avulla tämä ei ehkä olekaan niin kaukaa haettua.
Ostajan opas: The Best Powerbanks you can buy
Grafeeniparistot eivät vielä anna virtaa älypuhelimille ja muille vempaimille, mutta tekniikka kehittyy. Tulevaisuudessa grafeeni voi olla materiaali, joka korvaa litiumioniakut, joihin teknologiateollisuus on ollut niin riippuvainen jo vuosikymmeniä.
Olemme kirjoittaneet grafeenista muutaman kerran aiemminkin täällä Android Authorityssä. Se vaikuttaa yhdeltä niistä teknologioista, joilla on kasoittain lupauksia, mutta jotka ovat ikuisesti vain kulman takana. Vaikka olemme vielä kaukana grafeeniteknologioiden, kuten akkujen, kaupallistamisesta, se on silti jotain, joka kannattaa pitää tutkalla.
Tässä on kaikki, mitä sinun tarvitsee tietää grafeeniparistoista.
Mikä on grafeeniparisto?
Ennen kuin syvennymme grafeeniparistoon, on syytä kerrata nopeasti, mitä grafeeni on ja miten se toimii.
Lyhyesti sanottuna grafeeni on koostumus hiiliatomeista, jotka ovat tiukasti sidottuja kuusikulmaiseen tai hunajakennomaiseen rakenteeseen. Grafeenista tekee ainutlaatuisen se, että tämä rakenne on vain yhden atomikerroksen paksuinen, mikä tekee grafeenilevystä kaksiulotteisen. Tämä 2D-rakenne tuottaa erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia, kuten erinomaisen sähkön- ja lämmönjohtavuuden, suuren joustavuuden, suuren lujuuden ja alhaisen painon. Meitä kiinnostaa erityisesti sähkö- ja lämmönjohtavuus, joka on itse asiassa parempi kuin kupari – johtavin metallielementti.
Superkondensaattorit mahdollistavat akut, jotka kestävät paljon pidempään ja latautuvat lähes välittömästi
Akkujen osalta grafeenin ominaisuuksia voidaan hyödyntää monin tavoin. Grafeenin ihanteellinen käyttö akkuna on ”superkondensaattorina”. Superkondensaattorit varastoivat virtaa aivan kuten perinteinen akku, mutta ne voivat latautua ja purkautua uskomattoman nopeasti.
Grafeenin ratkaisematon juju on se, miten superohuita levyjä voidaan valmistaa taloudellisesti massatuotantona käytettäväksi akuissa ja muussa teknologiassa. Tuotantokustannukset ovat tällä hetkellä kohtuuttoman korkeat, mutta tutkimus auttaa tekemään grafeeniparistoista todellisuutta.
Taannoin vuonna 2017 Samsung ilmoitti läpimurrosta ”grafeenipallollaan”. Tosin sen jälkeen emme ole kuulleet mitään muuta. Hiljattain kävi ilmi, että myös Telsa on tiettävästi kiinnostunut teknologiasta autojen akkuja varten.
Grafeeni vs. litiumioni
Grafeenikennoissa käytetään litiumioniakkujen (Li-ion) tapaan kahta johtavaa levyä, jotka on päällystetty huokoisella materiaalilla ja jotka on upotettu elektrolyyttiliuokseen. Mutta vaikka niiden sisäinen rakenne on melko samanlainen, näillä kahdella akulla on erilaiset ominaisuudet.
Grafeeni tarjoaa suuremman sähkönjohtavuuden kuin litiumioniakut. Tämä mahdollistaa nopeammin latautuvat kennot, jotka pystyvät tuottamaan myös hyvin suuria virtoja. Tämä on erityisen hyödyllistä esimerkiksi auton akuissa tai nopeassa laitteiden välisessä latauksessa. Korkea lämmönjohtavuus tarkoittaa myös sitä, että akut toimivat viileämmin, mikä pidentää niiden käyttöikää jopa ahtaissa koteloissa, kuten älypuhelimissa.
Grafeeniakut ovat myös kevyempiä ja ohuempia kuin nykyiset litiumioniakut. Tämä tarkoittaa pienempiä, ohuempia laitteita tai suurempaa kapasiteettia ilman, että tarvitaan lisätilaa. Sen lisäksi grafeeni mahdollistaa paljon suuremmat kapasiteetit. Litiumioni varastoi jopa 180Wh energiaa kilogrammaa kohti, kun taas grafeeni voi varastoida jopa 1 000Wh kilogrammaa kohti.
Loppujen lopuksi grafeeni on turvallisempi. Vaikka litiumioniakkujen turvallisuus on erittäin hyvä, on sattunut muutamia vakavia tapauksia, joihin on liittynyt viallisia tuotteita. Ylikuumeneminen, ylilataus ja puhkeaminen voivat aiheuttaa li-ioni-akkuihin karkaavia kemiallisia epätasapainotiloja, jotka johtavat tulipaloon. Grafeeni on paljon vakaampi, joustavampi ja vahvempi ja kestää paremmin tällaisia ongelmia.
Ei kuitenkaan tarvitse olla jompaa kumpaa. Li-ion-akut voivat käyttää grafeenia parantamaan katodijohtimen suorituskykyä. Näitä kutsutaan grafeeni-metallioksidihybrideiksi. Hybridiakut johtavat nykyisiä akkuja pienempään painoon, nopeampiin latausaikoihin, suurempaan varastointikapasiteettiin ja pidempään elinikään. Ensimmäiset kuluttajakäyttöön tarkoitetut grafeeniparistot ovat todennäköisesti hybridejä.
Mitä grafeeniparistot merkitsevät älypuhelimille
Tulevaisuuden älypuhelimissa, joihin on pakattu grafeenista valmistettuja tehokennoja, esiintyisivät edellä kuvatut edut. Puhelimet latautuisivat entistä nopeammin (katso tulokset, kun testasimme grafeenivirtapankkia tämän artikkelin yläosassa olevalla videolla), akun kesto kestäisi helposti päivän tai kaksi, ellei pidempäänkin, ja laitteet voisivat olla ohuempia ja kevyempiä.
Grafeeniin siirtyminen voisi tarjota 60 % tai enemmän kapasiteettia verrattuna samankokoiseen litiumioniakkuun. Yhdistettynä parempaan lämmöntuottoon viileämmät akut pidentävät myös laitteiden käyttöikää. Sinun ei tarvitse maksaa kalliista akkujen vaihdoista parin vuoden kuluttua, jotta vanhat laitteesi pysyvät huippukunnossa.
Älä jätä väliin: Kuinka pidentää Android-puhelimesi akun kestoa
Grafeeniakut mahdollistaisivat sen, että älypuhelimet voisivat olla ohuempia tai tarjota enemmän akkukapasiteettia säilyttäen nykyiset mittasuhteet. Sillä on myös mielenkiintoisia vaikutuksia nopeaan laitteiden väliseen lataukseen. Kun akut kykenisivät tukemaan erittäin suuria virtoja ja erittäin nopeita lataus- ja purkautumisaikoja, laitteet voisivat ladata toisiaan supernopeasti.
Vaikka grafeeniakkuteknologia on vielä muutaman vuoden päässä, se on houkutteleva mahdollisuus tulevaisuuden älypuhelimille, vempaimille, sähköajoneuvoille ja paljon muullekin. Sitä kannattaa pitää silmällä.