Ze hebben veel meer kracht. Ze laden vrijwel direct op. Waarom duurt het zo lang om ze eruit te krijgen?
Stel je voor dat je over de snelweg rijdt in je nieuwe elektrische auto, uitgerust met de nieuwste grafeenbatterij. Je merkt dat je bijna geen sap meer hebt, dus stop je bij een rustplaats, steek je de stekker in het stopcontact en ga je naar binnen om een pizza te pakken.
Tegen de tijd dat u klaar bent en weer naar buiten gaat, is uw auto al bijna opgeladen - en klaar voor nog een ononderbroken 300 mijl.
Dit is de toekomst van transport waarvan bepaalde wetenschappers beloven dat het binnenkort komt. Ze zeggen dat door batterijen te voorzien van grafeen - een koolstoflaag van slechts één atoom dik - alles, van elektrisch gereedschap tot elektrische auto's, sneller zal opladen, meer vermogen zal vasthouden, minder zal kosten en misschien zelfs de beschaving zal helpen om eindelijk afstand te nemen van fossiele brandstoffen die de planeet vernietigen. . En deze geweldige batterijen zouden ergens volgend jaar kunnen beginnen uit te rollen, zeggen ze.
"Grafeen is een geweldig materiaal, en het is vooral geweldig als materiaal voor batterijen", vertelde Chip Breitenkamp, een polymeerwetenschapper en VP bedrijfsontwikkeling bij het grafeenbatterijbedrijf NanoGraf, aan Futurism. De technologie, zei hij, kan "batterijen sneller laten opladen en warmte effectiever afvoeren. Dit heeft grote implicaties. Het betekent dat elektrisch gereedschap niet zo snel oververhit raakt. Het betekent dat huishoudelijke apparaten gezinnen beter en langer van dienst zijn. En het betekent uiteindelijk dat [elektrische auto’s] sneller kunnen opladen.”
"In wezen kan grafeen een centrale rol spelen bij het aandrijven van een duurzame, elektrische toekomst", voegde Breitenkamp eraan toe.
Het snelladen is niet het enige verkoopargument. In het laboratorium zegt NanoGraf dat zijn grafeenbatterijen een toename van 50 procent in gebruiksduur laten zien in vergelijking met conventionele lithium-ionbatterijen, een 25 procent lagere ecologische voetafdruk en de helft van het gewicht dat nodig is om dezelfde output te leveren.
Het basisidee komt neer op chemie. In de loop van decennia zijn batterijfabrikanten lithium gaan omarmen in plaats van silicium omdat het een hoge elektrische capaciteit heeft. Maar lithium heeft twee belangrijke problemen. Het geleidt elektriciteit slecht en heeft de neiging om fysiek te vervormen als het wordt ontladen, waardoor het uiteindelijk afschuift en barst. Het mengen of coaten van het lithium met grafeen - of, meest recentelijk, verwante nanomaterialen zoals grafeenoxiden en gereduceerde grafeenoxiden - lost beide problemen op. Grafeen is zeer geleidend, waardoor elektriciteit kan stromen, en stijf, dus het helpt het lithium zijn vorm te behouden, waardoor de batterij langer meegaat.
"Grafeen heeft een zeer hoge elektronische geleidbaarheid, dus als je het in je siliciumanode stopt, gaat de geleidbaarheid echt omhoog" , vertelde Christos Athanasiou, een ingenieur aan de Brown University die onderzoek naar grafeenbatterijen heeft gepubliceerd , aan Futurism. "En grafeen heeft echt goede mechanische eigenschappen - het is echt heel sterk. Dus als je de anode uitzet, belemmert het grafeen deze volumevariaties in wezen, dus het staat de siliciumanode niet toe om zo veel uit te zetten, zodat hij niet zal breken."
Nog een voordeel: omdat de stevigheid van grafeen batterijen zoveel meer levenscycli geeft dan een conventionele batterij, zeggen voorstanders, kunnen ze ze harder "duwen" en sneller opladen met een krachtigere elektrische stroom. Ze zullen sneller degraderen, maar hun overvloed aan ontlaadcycli geeft ze nog steeds een langere levensduur dan conventionele batterijen.
Nanograf is niet de enige startup die zegt dat het op een praktische grafeenbatterij mikt. Samuel Gong, de CEO van concurrent Real Graphene, vertelde Futurism dat hij gelooft dat de technologie van zijn bedrijf een auto in minder dan een uur kan opladen.
"We hebben ook een groter budget aan levenscycli dat we kunnen opofferen, omdat mensen hun producten meestal niet langer dan een paar jaar bewaren," zei Gong. "Een grafeenbatterij kan in zekere zin veel meer straf hebben, wat die extra levenscyclus mogelijk maakt. We kunnen het veel harder pushen.”
Het resultaat, zegt hij, is een goedkope batterij met een enorm verhoogde energiedichtheid en prestatie.
"De afgelopen 15 tot 20 jaar heeft eigenlijk de hele energieopslaggemeenschap veel werk verzet om een goed nanocomposietmateriaal te maken, hoe deze siliciumgrafeenanode de gewenste eigenschappen te geven," zei Athanasiou. "Dus de laatste jaren is het gemakkelijker geworden om grafeen te maken, en er zijn andere nanomaterialen op basis van grafeen, zoals grafeenoxide."
"Deze nanomaterialen bieden nog betere eigenschappen", voegde hij eraan toe. “Het grafeenoxide mengt bijvoorbeeld beter met silicium. En toen bleek dat als je gereduceerd grafeenoxide gebruikt, het nog betere eigenschappen bood.”
Met andere woorden, grafeen bevindt zich al jaren in een voortdurende staat van "zo ongeveer klaar om de wereld te revolutioneren". Maar nu de productiekosten dalen, vertelden meerdere startups Futurism dat hun batterijen al volgend jaar te koop zullen zijn in kleine apparaten zoals elektrisch gereedschap. Daarna zijn ze van plan nog ambitieuzer te worden.
"De batterijen die in EV's gaan, hebben extreem lange testcycli nodig", vertelde Breitenkamp van NanoGraf aan Futurism. “Dus je kunt je voorstellen dat die batterijen minimaal drie tot vier jaar getest moeten worden. Het gaat er niet om dat we onze technologie nu in een EV laten werken. We zijn er volledig van overtuigd dat het zou gebeuren, maar het is een kwestie van alle validatie die nodig is om in een EV te stappen.”
0 Comments