De batterijtechnologie voor smartphones is tegenwoordig behoorlijk goed. Maar als er één ding is waar gadgetliefhebbers nooit genoeg van kunnen krijgen, dan is het wel de belofte van een betere batterijlevensduur. Zou het niet geweldig zijn als onze handsets twee of drie volledige dagen van intensief gebruik met slechts een enkele lading duren? Wat dacht je van een hele week? Met grafeen batterijen, zou dit niet zo’n utopie kunnen zijn.

Koopgids: The Best Powerbanks you can buy

Grafeen-batterijen drijven nog geen smartphones en andere gadgets aan, maar de technologie boekt vooruitgang. In de toekomst zou grafeen het materiaal kunnen zijn dat de lithium-ionbatterijen vervangt waar de technologie-industrie al tientallen jaren zo afhankelijk van is geworden.

We hebben hier bij Android Authority al een paar keer eerder over grafeen geschreven. Het lijkt een van die technologieën met hopen van belofte, maar dat is eeuwig net om de hoek. Hoewel we nog steeds een eind verwijderd zijn van de commercialisering van grafeentechnologieën, waaronder batterijen, is het nog steeds iets dat de moeite waard is om op je radar te houden.

Hier is alles wat je moet weten over grafeenbatterijen.

Wat is een grafeenbatterij?

Voordat we ons verdiepen in de grafeenbatterij, is het de moeite waard om snel te recapituleren wat grafeen is en hoe het werkt.

In het kort, grafeen is een samenstelling van koolstofatomen strak gebonden in een hexagonale of honingraat-achtige structuur. Wat grafeen zo uniek maakt, is dat deze structuur slechts één atomaire laag dik is, waardoor een grafeenblad in wezen tweedimensionaal is. Deze 2D-structuur levert zeer interessante eigenschappen op, zoals uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid, grote flexibiliteit, grote sterkte en een laag gewicht. Wat ons vooral interesseert is de elektrische en warmtegeleiding, die in feite superieur is aan die van koper – het meest geleidende metaalelement.

Supercapacitors maken batterijen mogelijk die veel langer meegaan en bijna onmiddellijk opladen

Wanneer het op batterijen aankomt, kunnen de mogelijkheden van grafeen op een aantal manieren worden gebruikt. Het ideale gebruik van grafeen als batterij is als “supercondensator”. Supercapacitors slaan stroom op net als een traditionele batterij, maar kunnen ongelooflijk snel laden en ontladen.

De onopgeloste truc met grafeen is hoe de superdunne vellen economisch in massa kunnen worden geproduceerd voor gebruik in batterijen en andere technologieën. De productiekosten zijn op dit moment onbetaalbaar hoog, maar onderzoek helpt om grafeenbatterijen tot realiteit te maken.

Terug in 2017 kondigde Samsung een doorbraak aan met zijn “grafeenbal”. Hoewel we sindsdien niets meer hebben gehoord. Meer recent dook op dat Telsa naar verluidt ook geïnteresseerd is in de technologie voor autobatterijen.

Grafeen vs lithium-ion

Net als lithium-ion (Li-ion) batterijen maken grafeencellen gebruik van twee geleidende platen die zijn bedekt met een poreus materiaal en ondergedompeld in een elektrolytoplossing. Maar terwijl hun interne samenstelling vrij gelijkaardig is, bieden de twee batterijen verschillende kenmerken.

Grafeen biedt hogere elektrische geleidbaarheid dan lithium-ion batterijen. Hierdoor kunnen cellen sneller worden opgeladen en kunnen ook zeer hoge stromen worden geleverd. Dit is bijzonder nuttig voor bijvoorbeeld autobatterijen of het snel opladen van verschillende apparaten. Een hoge warmtegeleiding betekent ook dat batterijen koeler werken, waardoor ze langer meegaan, zelfs in krappe behuizing zoals een smartphone.

Graphene-batterijen zijn ook lichter en slanker dan de lithium-ioncellen van tegenwoordig. Dit betekent kleinere, dunnere apparaten of grotere capaciteiten zonder dat daarvoor extra ruimte nodig is. Niet alleen dat, maar grafeen maakt ook veel hogere capaciteiten mogelijk. Lithium-ion slaat tot 180Wh energie per kilogram op, terwijl grafeen tot 1.000Wh per kilogram kan opslaan.

Finitief is grafeen veiliger. Hoewel lithium-ionbatterijen een zeer goede reputatie hebben op het gebied van veiligheid, zijn er een paar grote incidenten geweest met defecte producten. Oververhitting, overladen en doorboring kunnen leiden tot op hol geslagen chemische onevenwichtigheden in lithium-ionbatterijen die brand veroorzaken. Grafeen is veel stabieler, flexibeler en sterker, en is beter bestand tegen dergelijke problemen.

Je hoeft echter niet het een of het ander te hebben. Li-ion batterijen kunnen grafeen gebruiken om de prestaties van de kathodegeleider te verbeteren. Deze staan bekend als grafeen-metaaloxide hybriden. Hybride batterijen resulteren in een lager gewicht, snellere oplaadtijden, een grotere opslagcapaciteit en een langere levensduur dan de huidige batterijen. De eerste grafeenbatterijen van consumentenkwaliteit zullen waarschijnlijk hybriden zijn.

Wat grafeenbatterijen betekenen voor smartphones

Toekomstige smartphones met grafeenelektriciteitscellen zouden de hierboven geschetste voordelen vertonen. Handsets zouden nog sneller opladen (bekijk de resultaten toen we een grafeen powerbank testten in de video bovenaan dit artikel), de batterij zou gemakkelijk een dag of twee meegaan, zo niet langer, en apparaten zouden dunner en lichter kunnen zijn.

De overstap naar grafeen zou 60% of meer capaciteit kunnen bieden in vergelijking met de lithium-ionbatterij van dezelfde grootte. In combinatie met een betere warmteafvoer zullen koelere batterijen ook de levensduur van apparaten verlengen. U hoeft niet te betalen voor dure batterijvervangingen na een paar jaar om uw oude apparaten in topconditie te houden.

Niet te missen: Hoe de batterijduur van uw Android-telefoon te verlengen

Graphene-batterijen zouden smartphones in staat stellen dunner te zijn of meer batterijcapaciteit te bieden met behoud van hun huidige proporties. Er zijn ook interessante implicaties voor snel opladen van apparaat tot apparaat. Met batterijen die zeer hoge stromen en zeer snelle laad- en ontlaadtijden kunnen ondersteunen, zouden gadgets elkaar supersnel kunnen opladen.

Hoewel grafeenbatterijtechnologie nog enkele jaren ver weg is, is het een verleidelijk vooruitzicht voor toekomstige smartphones, gadgets, elektrische voertuigen, en nog veel meer. Het is er een om in de gaten te houden.