Que sont les piles au graphène

Peut-être que dans un avenir très proche, l'hégémonie des batteries lithium-ion prendra fin, car un nouveau type de batterie entre en scène - le graphène. Examinons donc de plus près les batteries au graphène et découvrons leurs propriétés et pourquoi elles sont si bonnes.

Qu'est-ce que le graphène

Tout d'abord, disons quelques mots sur un matériau comme le graphène. Ce matériau a été obtenu artificiellement en 2004 par des scientifiques russes et est une structure en forme de film formée d'atomes de carbone.

En termes simples, le graphène est le plan du graphite, séparé de la structure générale du matériau. Dans ce cas, les atomes sont disposés, de sorte qu'un réseau cristallin hexagonal est formé.

Dans ce cas, la substance formée est si dense qu'elle présente un degré de rigidité accru et une marge colossale de conductivité thermique.

Dans ce cas, les électrons peuvent se déplacer librement le long de la structure du film, ce qui ouvre de larges perspectives pour l'introduction d'un nouveau matériau dans les circuits semi-conducteurs.

Graphène et piles

Le premier domaine dans lequel il a été décidé d'utiliser le graphène est la production de batteries automobiles.

Dans les premières expériences, le graphène était combiné au lithium, mais comme l'a montré la pratique, cela s'est avéré être la mauvaise décision. En effet, le lithium est une substance extrêmement agressive et le lithium explose au contact de l'eau.

Par conséquent, ils ont refusé d'installer de telles modifications de batteries sur les véhicules électriques, car en cas d'accident et d'endommagement de la batterie, la probabilité d'incendie était très élevée.

En outre, pour la production de telles batteries, une grande quantité de lithium était nécessaire, et c'est un métal coûteux.

Par conséquent, il a été décidé de rechercher une alternative au lithium et deux options ont été trouvées à la fois:

1. Modèle américain. Selon elle, la source de la réaction est déjà le cobalt-lithium et une cathode composite de plaques de silicium et de graphène.

2. Modèle russe. Lorsque la modification magnésium-graphène est utilisée, où l'anode de sel de lithium a été remplacée avec succès par de l'oxyde de magnésium (une substance beaucoup plus courante et moins chère).

Mais malgré des approches différentes, les avantages et les inconvénients des batteries au graphène sont identiques.

Avantages et inconvénients des piles au graphène

Si l'on compare les batteries lithium-ion classiques avec du graphène, ces dernières sont dotées des avantages suivants:

- Le graphène est produit à partir de matières premières facilement disponibles et bon marché.

- Le matériau produit est très léger. Ainsi, un mètre carré de graphène ne pèse que 1 gramme, ce qui vous permet de réduire considérablement la masse de la batterie.

- Les écologistes peuvent bien dormir car le graphène est écologique.

- Le graphène a une résistance et une résistance à l'eau accrues.

- Les surfaces endommagées sont facilement restaurées.

- La conductivité du graphène est nettement supérieure à celle de tout autre conducteur (bien sûr, pour le moment).

- Augmentation de la capacité spécifique. Par exemple, une voiture avec une batterie au graphène installée est capable de parcourir jusqu'à 1000 kilomètres avec une seule charge. kilomètres.

- La capacité des batteries au graphène ne diminue pas en raison des cycles de décharge-charge fréquents.

- Le temps de charge complet n'est que de 8 minutes.

Comme vous pouvez le voir, les avantages ne sont qu'un wagon et un petit chariot, mais il y a aussi des inconvénients, à savoir:

- Le graphène a une densité plutôt faible, il existe donc encore des restrictions importantes sur son utilisation. Par exemple, un téléphone portable avec une batterie au graphène serait encombrant.

Comment fonctionne une batterie au graphène

En fait, la structure d'une batterie au graphène n'est pas très différente de la structure d'une batterie lithium-ion à électrolyte solide. La seule chose est que dans le cas du graphène, la cathode est en coke de charbon, du fait que son produit chimique. la composition est proche du carbone pur et le graphite est remplacé par du graphène.

Afin d'augmenter la capacité de la batterie, les ingénieurs ont ajouté des sections de silicium entre les couches de graphène. Et pour augmenter le taux de charge, de petits trous de 15 à 20 nanomètres de diamètre ont été réalisés dans les plaques de graphène.

C'est tout, sinon c'est une batterie ordinaire.

Conclusion

Sans aucun doute, les batteries au graphène trouveront toujours leur niche et il est fort possible qu'elles remplacent complètement les batteries lithium-ion de leur piédestal, mais jusqu'à ce qu'elles pénètrent sur le vaste marché, il est trop tôt pour en parler. Eh bien, si vous avez aimé l'article, alors mettez vos pouces en l'air et abonnez-vous. Et encore plus intéressant et utile que vous pouvez trouver sur mon siteoù les articles sont publiés un peu plus tôt.