Ano ang Graphene Battery, at Paano Ito Magbabago ng Tech?

Ang mga baterya ay nasa puso ng aming pinakamahalagang pang-araw-araw na teknolohiya. Ang iyong telepono, laptop, at kalaunan ang iyong sasakyan at tahanan, ay umaasa lahat sa pag-iimbak ng enerhiya sa mga baterya. Mahusay ang kasalukuyang teknolohiya ng baterya, ngunit malulutas ng mga graphene na baterya ang kanilang mga pagkukulang.

Ano ang Eksaktong Graphene?

Malaki ang posibilidad na narinig mo ang tungkol sa graphene sa media dati. Bawat ilang taon ay may humihingal na mga hula kung paano babaguhin ng kamangha-manghang materyal na ito ang iba't ibang mga teknolohiya. Ang hindi mo alam ay ang graphene ay carbon lamang. Ang parehong bagay na pinagbatayan ng buhay sa mundo at isang napakaraming elemento sa lupa.

Ang Graphene ay isang mala-kristal na sala-sala ng graphite na may isang atom na makapal, na mahalagang mala-kristal na carbon. Ito ay parang isang bagay na hindi kapani-paniwalang magarbong, ngunit maaari kang gumawa ng mga natuklap ng graphene gamit ang isang lapis at ilang malagkit na tape. Gayunpaman, ang premyong Nobel para sa paggawa nito ay iginawad na.

Ang graphene ay may ilang mga katangian na ginagawa itong napaka-kapana-panabik bilang isang potensyal na bahagi ng hinaharap na teknolohiya. Ito ay may mataas na thermal at electrical conductivity. Kaya kung gusto mong ilipat ang kuryente o init na may mataas na kahusayan, ito ay isang promising na pagpipilian.

Ang graphene ay nagpapakita rin ng mataas na antas ng katigasan at lakas. Ito ay napaka-flexible at nababanat. Ito ay transparent din at maaaring magamit upang makabuo ng kuryente mula sa sikat ng araw.

Ang Graphene ay Mahirap I-Mas-Produce

Mukhang maganda ang lahat ng ito, ngunit may malaking hadlang sa daan. Bagama't walang halaga ang gumawa ng mga graphene flakes o maliliit na sheet para sa pagsasaliksik sa isang lab, nagiging mahirap ang mass production. Kung hindi dahil sa mga hamon ng mass-producing ang nanomaterial na ito nang mapagkakatiwalaan, ito ay nasa mga produkto noong nakaraan.

Ang magandang balita ay mayroong ilang mga promising na paraan sa mass production na maaaring gawing mas mura ang graphene upang maabot ang mass market. Ang graphene-infused fiber ay maaari na ngayong gawin sa makatwirang dami. Ang graphene ay maaari ding gawin gamit ang mga solvent, bagaman ang mga ito ay lubhang nakakalason. Ang mga mananaliksik ay tumitingin sa mas ligtas na mga solvent at iyon ay tila nangangako rin.

Ang graphene ay kasalukuyang ginagawa gamit ang chemical vapor deposition. Dito nabubuo ang graphene bilang isang layer sa isang materyal na substrate. Ang problema dito ay mataas ang defect rate sa graphene. Bagong pananaliksik gamit ang likido (na may perpektong patag na ibabaw,) bilang isang substrate ay maaaring malutas ang problema sa rate ng depekto. Kaya't sa pag-aakala na sa kalaunan ay na-crack natin ang graphene mass production, bakit gusto natin ito sa mga baterya?

Ang mga Lithium-Ion na Baterya ay May mga Problema na Hindi Magkakaroon ng Graphene

Ang mga bateryang Lithium ay ang pinakamalakas na baterya na makikita mo sa consumer electronics. Ginagawa nilang posible ang mga device tulad ng mga smartphone, drone, at electric car. Gayunpaman, lithium. pabagu-bago ng isip ang mga baterya at nangangailangan ng malawak na circuitry sa kaligtasan upang mapanatiling matatag ang mga ito.

Nababawasan din ang mga ito sa bawat pag-recharge, may limitasyon sa kung gaano karaming kapangyarihan ang maibibigay nila nang sabay-sabay, at kailangan nilang ma-charge nang dahan-dahan baka mag-overheat at sumabog ang baterya.

Maaaring ayusin o pagaanin ng mga bateryang pinahusay ng graphene ang marami sa mga isyung ito. Ang pagdaragdag ng graphene sa kasalukuyang mga baterya ng lithium ay maaaring mapataas nang husto ang kanilang kapasidad, matulungan silang mag-charge nang mabilis at ligtas, at patagalin ang mga ito nang mas matagal bago sila nangangailangan ng kapalit.

Ang mga solid-state na baterya ay walang likidong electrolyte. Iyan ang substance na nasa pagitan ng dalawang terminal ng baterya at nag-iimbak ng kemikal na enerhiya na na-convert sa electrical current. Ang paggawa ng malalaking praktikal na solid-state na baterya para sa komersyal na paggamit ay patuloy pa ring layunin ng pananaliksik, ngunit maaaring ang graphene ang tamang kandidato upang gawing realidad sa merkado ang mga solid-state na baterya.

Sa isang graphene solid-state na baterya, hinahalo ito sa ceramic o plastic upang magdagdag ng conductivity sa karaniwang hindi konduktibong materyal. Halimbawa, gumawa ang mga siyentipiko ng graphene-ceramic solid-state na prototype ng baterya na maaaring maging blueprint para sa ligtas at mabilis na pag-charge na mga alternatibo sa mga lithium-ion na baterya na may volatile liquid electrolytes.

Mga Baterya ng Graphene na Mabibili Mo (Uri Ng)

Ang mga baterya ng graphene ay kahanga-hanga, tulad ng isang bagay mula sa science fiction. Ang magandang balita ay hindi mo na kailangang maghintay para maranasan ang mga benepisyo ng graphene. Bagama't ilang taon pa ang mga solid-state na graphene na baterya, nasa merkado na ang mga bateryang lithium na pinahusay ng graphene.

Halimbawa, maaari kang bumili ng isa sa mga baterya ng Apollo ng Elecjet, na may mga bahagi ng graphene na tumutulong sa pagpapahusay ng baterya ng lithium sa loob. Ang pangunahing benepisyo dito ay ang bilis ng pagsingil, kung saan ang Elecjet ay nag-claim ng 25 minutong walang laman hanggang sa buong singil. Ang mga bateryang ito ay bahagyang pinahusay na may kaunting graphene, ngunit ang gastos ng mga ito ay hindi masyadong mataas upang hindi ito maabot ng mga regular na mamimili.

Sa susunod na ilang taon, habang bumababa ang halaga ng produksyon ng graphene, inaasahan naming makakita ng higit pang mga device na magpapalakas ng kanilang mga baterya ng lithium gamit ang kamangha-manghang materyal na ito. Isang araw sa lalong madaling panahon, marahil ang mga solid-state na graphene na baterya ay magiging susunod na mahusay na rebolusyon sa pag-iimbak ng kuryente.