Graphen-Akku: Hype wird zur Schnelllade-Realität

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  Quantumrun-Vorausschau
• 23. Februar 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Graphen sorgt aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften wie großer Oberfläche, Festigkeit, Flexibilität und effizienter elektrischer Leitfähigkeit für Aufsehen bei der Energiespeicherung. Startups machen sich diese Eigenschaften zunutze, um Batterien zu entwickeln, die herkömmliche Batterien übertreffen und längere Laufzeiten, einen geringeren COXNUMX-Fußabdruck und schnellere Ladezeiten versprechen, insbesondere für Elektrofahrzeuge (EVs). Obwohl die hohen Produktionskosten derzeit eine breite Einführung behindern, könnte das Potenzial von Graphenbatterien verschiedene Sektoren verändern, von Haushaltsgeräten bis hin zu erneuerbaren Energiesystemen.

Graphen-Kontext

Graphen, die dünnste Form von Graphit, die wir kennen, ist ein Material, das im Bereich der Energiespeicherung große Aufmerksamkeit erregt. Dieses Material besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, was ihm im Verhältnis zu seinem Volumen eine große Oberfläche verleiht. Diese einzigartige Eigenschaft macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für den Einsatz in Batterien und Superkondensatoren. Die geringe Dicke von Graphen in Kombination mit seiner Festigkeit, Flexibilität und seinem geringen Gewicht machen es zu einem effizienten Stromleiter. Außerdem bietet es einen geringen Widerstand gegen Wärmeenergie, was ein entscheidender Faktor für die Batterieleistung ist. 

Startups nutzen bereits das Potenzial von Graphen in der Batterietechnologie. Nanograf hat beispielsweise berichtet, dass ihre Akkus im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus eine um 50 Prozent längere Laufzeit aufweisen. Darüber hinaus haben sie eine Reduzierung des gesamten CO25-Fußabdrucks ihrer Batterien um XNUMX Prozent und eine Gewichtsreduzierung um die Hälfte bei gleicher Leistung festgestellt. 

Ein weiteres Startup, Real Graphene, nutzt die Haltbarkeit von Graphen, um Batterien herzustellen, die einen stärkeren elektrischen Strom verarbeiten können. Diese Funktion ist besonders wichtig für Elektrofahrzeuge, die Batterien benötigen, die hohen Belastungen standhalten. Obwohl der Testzeitraum für EV-Batterien normalerweise drei bis vier Jahre dauert, ist Real Graphene optimistisch, was das Potenzial seiner Technologie angeht. Sie glauben, dass ihre auf Graphen basierenden Batterien ein Standard-Elektrofahrzeug für Verbraucher in weniger als einer Stunde aufladen könnten, was eine deutliche Verbesserung gegenüber den aktuellen Ladezeiten darstellt. 

Störende Wirkung

Schnellere Ladezeiten für Elektrofahrzeuge durch Graphenbatterien könnten bahnbrechend sein und Elektrofahrzeuge zu einer attraktiveren Option für Verbraucher machen. Darüber hinaus wird die Nachfrage nach saubereren Energieoptionen wie Graphenbatterien wahrscheinlich steigen, da Unternehmen zunehmend darauf abzielen, ihre Geschäftstätigkeit an Umwelt-, Sozial- und Governance-Richtlinien (ESG) auszurichten. Diese Verschiebung könnte trotz der derzeit begrenzten Finanzierung weitere Forschung und Entwicklung in diesem Bereich anregen.

Darüber hinaus geht das Potenzial von Graphenbatterien über die reine Elektromobilität hinaus. Denken Sie an Haushaltsgeräte und Elektrowerkzeuge, die ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens sind. Durch den Einsatz von Graphenbatterien könnte sich die Lebensdauer und Leistung dieser Geräte deutlich verbessern. Beispielsweise könnte eine Akku-Bohrmaschine, die mit einer Graphen-Batterie betrieben wird, über längere Zeiträume betrieben werden, was die Häufigkeit des Aufladens verringert und die Produktivität steigert. Ebenso könnten Haushaltsgeräte wie Staubsauger und Rasenmäher effizienter und benutzerfreundlicher werden. Diese Verbesserungen könnten zu einer Verschiebung der Erwartungen und Standards der Verbraucher an solche Geräte führen und die Hersteller dazu veranlassen, Graphenbatterien einzuführen.

Allerdings sind die hohen Produktionskosten von Graphen ein erhebliches Hindernis für seine weitverbreitete Einführung. Dennoch ist das Interesse großer Unternehmen wie Tesla Motors, Samsung und Microsoft an der Entwicklung von Graphenbatterien ein vielversprechendes Zeichen. Ihre Beteiligung könnte zu Fortschritten bei den Produktionstechniken führen, möglicherweise die Kosten senken und Graphenbatterien zugänglicher machen. Dies könnte ein breites Anwendungsspektrum für dieses Material eröffnen, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu erneuerbaren Energiesystemen.

Auswirkungen der Graphen-Batterietechnologie

Zu den weiteren Auswirkungen von Graphenbatterien können gehören:

• Signifikante Senkung der Kosten von Elektrofahrzeugen, die die weltweite Abkehr von Verbrennungsfahrzeugen aller Art weiter beschleunigen. 
• Die beschleunigte Entwicklung von Elektroflugzeugen und VTOL-Fahrzeugen (Vertical Take-off and Landing) für Verbraucher- und kommerzielle Anwendungsfälle, die den Drohnentransport in Städten und Langstrecken rentabel machen.
• Staatliche Investitionen in modernisierte Stromnetze und Ladestationen, die Strom sicher auf eine Weise liefern können, die das bei Graphenbatterien standardmäßige Schnellladen ermöglicht.
• Die Schaffung neuer Arbeitsplätze, sobald die Herstellungskosten sinken und die Massenproduktion von Graphenbatterien Realität wird.
• Neue Branchen und Beschäftigungsmöglichkeiten in der fortgeschrittenen Materialwissenschaft und Batterieproduktion.
• Neue Vorschriften und Standards zur Gewährleistung der sicheren und ethischen Verwendung von Graphenbatterien, die zu einem sichereren und regulierteren Energiespeichermarkt führen.
• Die Verfügbarkeit langlebigerer und schneller aufladbarer Batterien beeinflusst die demografische Entwicklung, da immer mehr Menschen, insbesondere in abgelegenen Gebieten, Zugang zu zuverlässigen Stromquellen erhalten.

Fragen zu berücksichtigen

• Technologieprodukte wie Mobiltelefone und Tablets sowie andere kommerzielle Geräte werden wahrscheinlich viel länger halten, wenn sie mit Graphenbatterien betrieben werden. Welche Auswirkungen wird dies Ihrer Meinung nach auf den Einzelhandel und das Konsumverhalten im Allgemeinen haben?
• Glauben Sie in Anbetracht der Vorteile eines mit Graphenbatterien betriebenen Elektrofahrzeugs, einschließlich seiner Schnellladefähigkeit, dass Graphenbatterien ein größeres Interesse an und den Besitz von Elektrofahrzeugen wecken werden?