Technologia baterii do smartfonów jest obecnie całkiem niezła. Ale jeśli jest jedna rzecz miłośnicy gadżetów nigdy nie będzie w stanie uzyskać wystarczająco dużo to obietnica lepszego życia baterii. Czy nie byłoby wspaniale, gdyby nasze telefony trwały dwa lub trzy pełne dni intensywnego użytkowania z jednym ładowaniem? A może nawet cały tydzień? Z bateriami grafenowymi, to może nie być takie marzenie.

Przewodnik kupującego: The Best Powerbanks you can buy

Akumulatory grafenowe nie zasilają jeszcze smartfonów i innych gadżetów, ale technologia idzie naprzód. W przyszłości, grafen może być materiałem, który zastępuje baterie litowo-jonowe, że przemysł technologiczny stał się tak zależny od dziesięcioleci.

Pisaliśmy o grafenie kilka razy wcześniej tutaj w Android Authority. Wydaje się, jak jeden z tych technologii z hałdami obietnicy, ale to jest wiecznie tuż za rogiem. Podczas gdy wciąż jesteśmy daleko od komercjalizacji technologii grafenowych, w tym baterii, to wciąż jest to coś, co warto mieć na swoim radarze.

Oto wszystko, co musisz wiedzieć o bateriach grafenowych.

Co to jest bateria grafenowa?

Przed zagłębieniem się w temat baterii grafenowej, warto szybko podsumować czym jest grafen i jak działa.

W skrócie, grafen jest kompozycją atomów węgla ciasno związanych w strukturę heksagonalną lub przypominającą plaster miodu. Co czyni grafen tak wyjątkowym, to fakt, że struktura ta ma grubość tylko jednej warstwy atomowej, co zasadniczo czyni arkusz grafenowy dwuwymiarowym. Ta struktura 2D daje bardzo interesujące właściwości, w tym doskonałą przewodność elektryczną i cieplną, wysoką elastyczność, dużą wytrzymałość i niską wagę. To, co nas szczególnie interesuje, to przewodnictwo elektryczne i cieplne, które w rzeczywistości przewyższa miedź – najbardziej przewodzący element metalowy.

Superkondensatory umożliwiają baterie, które działają znacznie dłużej i ładują się niemal natychmiast

Jeśli chodzi o baterie, możliwości grafenu mogą być wykorzystane na wiele sposobów. Idealnym zastosowaniem grafenu jako akumulatora jest „superkondensator”. Superkondensatory przechowują prąd tak jak tradycyjne baterie, ale mogą ładować się i rozładowywać niezwykle szybko.

Nierozwiązaną sztuczką z grafenem jest to, jak ekonomicznie masowo produkować supercienkie arkusze do wykorzystania w bateriach i innych technologiach. Koszty produkcji są w tej chwili zaporowo wysokie, ale badania pomagają sprawić, by baterie grafenowe stały się rzeczywistością.

W 2017 roku Samsung ogłosił przełom dzięki swojej „kuli grafenowej”. Chociaż od tego czasu nie słyszeliśmy nic więcej. Niedawno okazało się, że Telsa jest również podobno zainteresowana technologią dla akumulatorów samochodowych.

Grafen vs litowo-jonowe

Tak jak baterie litowo-jonowe (Li-ion), ogniwa grafenowe wykorzystują dwie płyty przewodzące pokryte porowatym materiałem i zanurzone w roztworze elektrolitu. Jednak podczas gdy ich skład wewnętrzny jest dość podobny, te dwie baterie oferują różne właściwości.

Grafen oferuje wyższą przewodność elektryczną niż baterie litowo-jonowe. Pozwala to na szybsze ładowanie ogniw, które są w stanie dostarczyć również bardzo wysokie prądy. Jest to szczególnie przydatne w akumulatorach samochodowych, na przykład, lub szybkie ładowanie device-to-device. Wysoka przewodność cieplna oznacza również, że baterie działają chłodniej, co przedłuża ich żywotność nawet w tak ciasnych obudowach jak smartfony.

Baterie grafenowe są również lżejsze i smuklejsze niż dzisiejsze ogniwa litowo-jonowe. Oznacza to mniejsze, cieńsze urządzenia lub większe pojemności nie wymagające dodatkowego miejsca. Mało tego, grafen pozwala na uzyskanie znacznie większych pojemności. Litowo-jonowe przechowują do 180Wh energii na kilogram, podczas gdy grafen może przechowywać do 1000Wh na kilogram.

Wreszcie, grafen jest bezpieczniejszy. Podczas gdy akumulatory litowo-jonowe mają bardzo dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa, doszło do kilku poważnych incydentów z udziałem wadliwych produktów. Przegrzanie, przeładowanie i przekłucie może spowodować zaburzenia równowagi chemicznej w bateriach litowo-jonowych, a w konsekwencji pożar. Grafen jest znacznie bardziej stabilny, elastyczny i mocniejszy, i jest bardziej odporny na takie problemy.

Nie musisz mieć jednego lub drugiego chociaż. Baterie Li-ion mogą wykorzystywać grafen do zwiększenia wydajności przewodników katodowych. Są one znane jako hybrydy grafenu z tlenkiem metalu. Baterie hybrydowe charakteryzują się niższą wagą, krótszym czasem ładowania, większą pojemnością i dłuższą żywotnością niż dzisiejsze baterie. Pierwsze konsumenckie baterie grafenowe będą prawdopodobnie hybrydowe.

Co baterie grafenowe oznaczają dla smartfonów

Przyszłe smartfony wyposażone w grafenowe ogniwa będą wykazywać korzyści opisane powyżej. Słuchawki ładowałyby się jeszcze szybciej (sprawdź wyniki, gdy testowaliśmy grafenowy powerbank w wideo na górze tego artykułu), żywotność baterii z łatwością trwałaby dzień lub dwa, jeśli nie dłużej, a urządzenia mogłyby być cieńsze i lżejsze.

Przejście na grafen mogłoby zaoferować 60% lub więcej pojemności w porównaniu do tej samej wielkości baterii litowo-jonowej. W połączeniu z lepszym odprowadzaniem ciepła, chłodniejsze baterie wydłużą również żywotność urządzeń. Nie będziesz musiał płacić za drogie wymiany baterii po kilku latach, aby utrzymać swoje stare urządzenia wykonujące w najlepszym stanie.

Nie przegap: Jak przedłużyć żywotność baterii telefonu z Androidem

Baterie z grafenu pozwoliłyby smartfonom być cieńszymi lub oferować większą pojemność baterii przy zachowaniu ich obecnych proporcji. Istnieją również ciekawe implikacje dla szybkiego ładowania device-to-device. Z bateriami zdolnymi do obsługi bardzo wysokich prądów i błyskawicznych czasów ładowania i rozładowywania, gadżety mogłyby ładować się nawzajem z superszybkimi prędkościami.

Choć technologia baterii grafenowych pozostaje odległa o kilka lat, to jest to tantalizująca perspektywa dla przyszłych smartfonów, gadżetów, pojazdów elektrycznych i wielu innych. Warto mieć ją na oku.