Графеновый материал Vor-x, выпускаемый компанией Vorbeck, создан по технологии, лицензированной у Принстонского университета; его нанесение происходит по аналогии с процессом печати

«Добавление в батареи графена поможет увеличить их емкость и ускорить процесс зарядки, — заявил президент Vorbeck Джон Леттоу. — На зарядку обычного сотового телефона с литиево-ионным аккумулятором сегодня уходит около двух часов, а при использовании графена это время сократится до десяти минут. Применение нашего материала обеспечит увеличение продолжительности непрерывной работы устройств от батарей и повысит их устойчивость к нагреванию».

В настоящее время у батарей имеется множество недостатков: процесс их зарядки и разрядки занимает довольно продолжительное время, емкость оставляет желать лучшего, а срок службы не отвечает запросам потребителей. Кроме того, аккумуляторы сильно греются и могут вызвать короткое замыкание, порождая дополнительные осложнения в плане безопасности.

Новая технология уже прошла испытания в лабораториях. Наноматериал может найти применение в сотовых телефонах, портативных компьютерах и зарядных устройствах уже в следующем году. В настоящее время компании, занимающиеся выпуском батарей, оценивают его эффективность.

Литиево-ионные аккумуляторы перезаряжаются за счет перемещения ионов лития между электродами — катодом и анодом. Скорость зарядки существующих батарей ограничена свойствами материалов, из которых изготавливаются электроды. Процедура зарядки занимает много времени из-за низкой электрической проводимости материалов и слабого взаимодействия электродов с атомами лития, сдерживающего литиево-ионный обмен.

В Vorbeck рассматривают возможность применения гибридных технологий с использованием графеновых листов, покрытых тонким слоем материала, хранящего ионы. Это позволит сблизить компоненты хранения ионов с проводниками электронов. В результате электроны и ионы лития быстрее доберутся до электродов, а время зарядки батареи сократится.

Графен представляет собой химически стабильное вещество, обладающее высокой электрической проводимостью и способное легко перемещать электроны. Совершенствование катодов и анодов позволит хранить больше ионов лития, что будет способствовать увеличению емкости батареи и росту продолжительности непрерывной работы портативных компьютеров от аккумулятора.

По словам Леттоу, батареи с добавлением графена смогут функционировать значительно дольше обычных батарей. Гибридные материалы для хранения ионов способны менять свою форму и объем без механических повреждений, благодаря чему срок службы аккумулятора увеличивается. В некоторых случаях он может вырасти в десять раз.

Эффективная проводимость графена уменьшает нагревание электрода, вследствие чего рабочая температура батареи снижается, а ее эксплуатация становится более безопасной. Внутри существующих батарей ионы лития перемещаются очень быстро, а перед электродами скорость их движения замедляется. Это приводит к перегреву, который в некоторых случаях сопровождается коротким замыканием и воспламенением батарей.

Чтобы избежать такой ситуации, производители батарей ограничивают скорость движения ионов и электронов при зарядке и разрядке, обеспечивая таким образом стабильный режим работы батареи.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF