Smartphone batteriteknik är ganska bra nuförtiden. Men om det är något som älskare av enheter aldrig kommer att kunna förstå fullt ut så är det löftet om bättre batteritid. Skulle det inte vara bra om vår telefon kunde hålla två eller tre dagar av tung användning på en enda laddning? Vad sägs om en vecka till? Med grafenbatterier är detta kanske inte en dröm.
Köpguide: De bästa Powerbanks du kan köpa
Grafenbatterier driver inte smartphones och andra prylar, även om det ryktas att Samsung har något på gång. I framtiden kan grafen vara ett material för att ersätta litiumjonbatterierna som teknikindustrin har förlitat sig mycket på i decennier.
Vi har skrivit om grafen några gånger tidigare kl Android Authority. Det verkar som en av dessa tekniker med massor av löfte men det är för alltid precis runt hörnet. Efter år av väntan verkar det som om vi närmar oss slutet av kommersialiseringen av grafenteknik. De första konsumentprodukterna börjar komma ut på marknaden, till exempel batteripaket av grafenkomposit (som använder grafen för att förbättra dess kemiska egenskaper), och mer som kommer inom många industrier. .
Här är allt du behöver veta om grafenbatterier.
Vad är ett grafenbatteri?
Innan du dyker in i grafenbatterier är det viktigt att snabbt lära sig om vad grafen är och hur det fungerar.
I ett nötskal är grafen en sammansättning av kolatomer tätt bundna i en hexagonal eller bikakeliknande struktur. Det som gör grafen unik är att strukturen bara är en atom tjock, vilket i huvudsak skapar ett tvådimensionellt ark av grafen. Denna 2D-struktur ger mycket intressanta egenskaper, inklusive utmärkt elektrisk och termisk ledningsförmåga, hög flexibilitet, hög hållfasthet och låg vikt. Det vi är särskilt intresserade av är elektrisk och termisk ledningsförmåga, som faktiskt är överlägsen koppar – en av de mer vanliga ledande metallerna.
Superkondensatorer gör att batterierna håller längre och laddas nästan omedelbart.
När det kommer till batterier kan grafens kapacitet användas på ett antal sätt. Den idealiska användningen av grafen som batteri är som en “superkondensator”. Superkondensatorer lagrar ström precis som traditionella batterier men kan laddas och laddas ur extremt snabbt.
Den olösta hemligheten med grafen är hur man ekonomiskt massproducerar ultratunna ark för användning i batterier och annan teknik. För närvarande är produktionskostnaderna skyhöga, men forskningen som hjälper till att skapa grafenbatterier har blivit verklighet.
Redan 2017 tillkännagav Samsung ett genombrott med en “grafenboll”. Fast vi har inte hört något mer sedan dess. Nyligen rapporterades det att Tesla också är intresserad av bilbatteriteknik. På samma sätt planerar den kinesiska biltillverkaren GAC att installera grafenbatteriteknologi i sitt första fordon i september 2021, och det finns ett växande intresse för det potentiella utbudet som erbjuds av aluminiumjongrafenceller. Vi börjar sakta närma oss kommersiell lönsamhet, men fortfarande långt ifrån mainstream-antagandet av grafenbatterier. Även om de är billigare, kommer grafenkompositalternativ till marknaden snabbare.
Grafen och litiumjon
Precis som litiumjonbatterier (Li-ion) använder grafenceller två ledande ark belagda i ett poröst material och nedsänkta i en elektrolytlösning. Men medan deras interna konstruktion är ganska lika, har de två batterierna olika egenskaper.
Grafen erbjuder högre elektrisk ledningsförmåga än litiumjonbatterier. Detta möjliggör snabbare laddningsceller som också kan leverera mycket höga strömmar. Detta är särskilt användbart för bilbatterier med hög kapacitet, till exempel eller för snabbladdning från en enhet till en annan. Hög värmeledningsförmåga innebär också att batteriet går svalare, vilket förlänger dess livslängd även under trånga omständigheter som smartphones.
Grafenbatterier är också lättare och tunnare än dagens litiumjonbatterier. Detta innebär mindre, tunnare eller större enheter utan behov av extra utrymme. Inte bara det, grafen tillåter mycket högre kapacitet. Litiumjon lagrar upp till 180Wh energi per kilogram medan grafen kan lagra upp till 1000Wh per kilogram.
I slutändan är grafen säkrare. Medan litiumjonbatterier har mycket goda säkerhetsresultat, har det inträffat några större incidenter med defekta produkter. Överhettning, överladdning och perforering kan orsaka en kemisk obalans i li-jonbatteriet som leder till brand. Grafen är stabilare, mer flexibelt och starkare och mer motståndskraftigt mot sådana problem.
Du behöver inte ha det ena eller det andra. Li-ion-batterier kan använda grafen för att förbättra katodledareffektiviteten. Dessa kallas grafen-metalloxidhybridbatterier eller grafenkompositbatterier. Hybridbatterier har mindre vikt, snabbare laddningstider, större lagringskapacitet och längre livslängd än dagens batterier. De första grafenbatterierna av konsumentkvalitet var hybrider, till exempel den syntetiska grafenkraftbanken i videon i början av denna artikel.
Gå djupt in i: Toppalternativ till litiumjonteknik
Vad betyder grafenbatterier för smartphones
Framtida smartphones packade med grafenkraftceller kommer att uppvisa fördelarna som beskrivs ovan. Handenheter, batteripaket och liknande kan laddas lika snabbt eller till och med snabbare än nuvarande snabbladdningstekniker på marknaden. Batteritiden kan också lätt hålla en dag eller två, om inte längre, och enheter kan vara tunnare och lättare än de är nu.
Att byta till grafen kan ge 60 % eller mer av kapaciteten hos ett litiumjonbatteri av samma storlek. I kombination med bättre värmeavledning kommer ett svalare batteri också att förlänga enhetens livslängd. Du behöver inte betala för dyra batteribyten med några års mellanrum för att dina gamla enheter ska fungera i toppskick.
Missa inte: Hur du förlänger din Android-telefons batteritid
Grafenbatterier gör att smartphones kan vara tunnare eller erbjuda mer batterikapacitet samtidigt som de behåller sitt nuvarande förhållande. Det finns också intressanta konsekvenser för snabb enhet-till-enhet-laddning. Med batterier som klarar mycket höga strömmar och blixtsnabba laddnings- och urladdningstider kan enheter ladda varandra i supersnabba hastigheter.
Även om mobil grafenbatteriteknologi fortfarande har några brister, är det en fantastisk framtidsutsikt för smartphones, enheter, elfordon och mer. Lyckligtvis är hybridgrafenprodukter här för att stanna och kommer att bli vanligare och mer överkomliga under de kommande månaderna och åren. Grafen är definitivt en teknik värd att hålla ett öga på.
