Μπαταρία γραφενίου: Το Hype γίνεται πραγματικότητα ταχείας φόρτισης

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Φεβρουάριος 23, 2022

Περίληψη Insight

Το γραφένιο δημιουργεί κύματα στην αποθήκευση ενέργειας λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, όπως η υψηλή επιφάνεια, η αντοχή, η ευκαμψία και η αποτελεσματική ηλεκτρική αγωγιμότητα. Οι νεοφυείς επιχειρήσεις εκμεταλλεύονται αυτές τις ιδιότητες για να αναπτύξουν μπαταρίες που ξεπερνούν τις παραδοσιακές, υποσχόμενοι μεγαλύτερους χρόνους λειτουργίας, μειωμένα αποτυπώματα άνθρακα και ταχύτερους χρόνους φόρτισης, ιδιαίτερα για ηλεκτρικά οχήματα (EV). Παρά το υψηλό κόστος παραγωγής που εμποδίζει επί του παρόντος την ευρεία υιοθέτηση, το δυναμικό των μπαταριών γραφενίου θα μπορούσε να μεταμορφώσει διάφορους τομείς, από οικιακές συσκευές σε συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Γραφενικό πλαίσιο

Το γραφένιο, η πιο λεπτή μορφή γραφίτη που γνωρίζουμε, είναι ένα υλικό που έχει κερδίσει την προσοχή στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας. Αυτό το υλικό αποτελείται από ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα, το οποίο του δίνει μεγάλη επιφάνεια σε σχέση με τον όγκο του. Αυτή η μοναδική ιδιότητα το καθιστά εξαιρετική επιλογή για χρήση σε μπαταρίες και υπερπυκνωτές. Η λεπτότητα του γραφενίου, σε συνδυασμό με την αντοχή, την ευελιξία και την ελαφριά φύση του, το καθιστά αποτελεσματικό αγωγό ηλεκτρισμού. Προσφέρει επίσης χαμηλή αντίσταση στη θερμική ενέργεια, η οποία είναι κρίσιμος παράγοντας για την απόδοση της μπαταρίας. 

Οι νεοφυείς επιχειρήσεις αξιοποιούν ήδη τις δυνατότητες του γραφενίου στην τεχνολογία μπαταριών. Για παράδειγμα, η Nanograf ανέφερε ότι οι μπαταρίες τους παρουσιάζουν 50 τοις εκατό αύξηση του χρόνου λειτουργίας σε σύγκριση με τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Επιπλέον, έχουν σημειώσει μείωση 25 τοις εκατό στο συνολικό αποτύπωμα άνθρακα των μπαταριών τους και μείωση του βάρους κατά το ήμισυ για την ίδια απόδοση. 

Μια άλλη startup, η Real Graphene, χρησιμοποιεί την ανθεκτικότητα του γραφενίου για να δημιουργήσει μπαταρίες που μπορούν να χειριστούν ένα πιο ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα EV, τα οποία απαιτούν μπαταρίες που μπορούν να αντέξουν υψηλά επίπεδα καταπόνησης. Αν και η περίοδος δοκιμών για τις μπαταρίες EV διαρκεί συνήθως τρία έως τέσσερα χρόνια, η Real Graphene είναι αισιόδοξη για τις δυνατότητες της τεχνολογίας τους. Πιστεύουν ότι οι μπαταρίες τους με βάση το γραφένιο θα μπορούσαν να φορτίσουν ένα τυπικό EV καταναλωτών σε λιγότερο από μία ώρα, μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τους τρέχοντες χρόνους φόρτισης. 

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Οι ταχύτεροι χρόνοι φόρτισης για EV που ενεργοποιούνται από μπαταρίες γραφενίου θα μπορούσαν να αλλάξουν το παιχνίδι, καθιστώντας τα EV πιο ελκυστική επιλογή για τους καταναλωτές. Επιπλέον, καθώς οι εταιρείες στοχεύουν όλο και περισσότερο να ευθυγραμμίσουν τις δραστηριότητές τους με περιβαλλοντικές, κοινωνικές και πολιτικές διακυβέρνησης (ESG), η ζήτηση για επιλογές καθαρότερης ενέργειας όπως οι μπαταρίες γραφενίου είναι πιθανό να αυξηθεί. Αυτή η στροφή θα μπορούσε να τονώσει περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη σε αυτόν τον τομέα, παρά τους τρέχοντες περιορισμούς στη χρηματοδότηση.

Επιπλέον, οι δυνατότητες των μπαταριών γραφενίου εκτείνονται πέρα ​​από τα EV. Σκεφτείτε τις οικιακές συσκευές και τα ηλεκτρικά εργαλεία, που αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητάς μας. Αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να δουν σημαντική βελτίωση στη διάρκεια ζωής και την απόδοσή τους με τη χρήση μπαταριών γραφενίου. Για παράδειγμα, ένα ασύρματο τρυπάνι που τροφοδοτείται από μπαταρία γραφενίου θα μπορούσε να λειτουργήσει για μεγαλύτερες περιόδους, μειώνοντας τη συχνότητα επαναφόρτισης και βελτιώνοντας την παραγωγικότητα. Ομοίως, οι οικιακές συσκευές, όπως οι ηλεκτρικές σκούπες και τα χλοοκοπτικά, θα μπορούσαν να γίνουν πιο αποτελεσματικές και βολικές στη χρήση. Αυτές οι βελτιώσεις θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια αλλαγή στις προσδοκίες και τα πρότυπα των καταναλωτών για τέτοιες συσκευές, επηρεάζοντας τους κατασκευαστές να υιοθετήσουν μπαταρίες γραφενίου.

Ωστόσο, το υψηλό κόστος παραγωγής του γραφενίου αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για την ευρεία υιοθέτησή του. Παρόλα αυτά, το ενδιαφέρον που δείχνουν μεγάλες εταιρείες, όπως η Tesla Motors, η Samsung και η Microsoft, για την ανάπτυξη μπαταριών γραφενίου είναι ένα πολλά υποσχόμενο σημάδι. Η συμμετοχή τους θα μπορούσε να οδηγήσει σε προόδους στις τεχνικές παραγωγής, δυνητικά μειώνοντας το κόστος και καθιστώντας τις μπαταρίες γραφενίου πιο προσιτές. Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών για αυτό το υλικό, από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης έως συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Επιπτώσεις της τεχνολογίας μπαταριών γραφενίου

Οι ευρύτερες επιπτώσεις των μπαταριών γραφενίου μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Σημαντικές μειώσεις στο κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων που επιταχύνουν περαιτέρω την απομάκρυνση του κόσμου από τα οχήματα εσωτερικής καύσης κάθε είδους. 
• Η επιταχυνόμενη ανάπτυξη ηλεκτρικών αεροπλάνων και οχημάτων VTOL (κάθετης απογείωσης και προσγείωσης) για περιπτώσεις καταναλωτικής και εμπορικής χρήσης – καθιστώντας βιώσιμες τις μεταφορές με drone σε πόλεις και μεγάλες αποστάσεις.
• Κυβερνητικές επενδύσεις σε εκσυγχρονισμένα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και σταθμούς φόρτισης που μπορούν να παρέχουν με ασφάλεια ηλεκτρική ενέργεια με τρόπο που να επιτρέπει την ταχεία φόρτιση που είναι τυπική με τις μπαταρίες γραφενίου.
• Η δημιουργία νέων θέσεων εργασίας μόλις μειωθεί το κόστος παραγωγής και η μαζική παραγωγή μπαταριών γραφενίου γίνει πραγματικότητα.
• Νέες βιομηχανίες και ευκαιρίες εργασίας στην προηγμένη επιστήμη των υλικών και την παραγωγή μπαταριών.
• Νέοι κανονισμοί και πρότυπα για τη διασφάλιση της ασφαλούς και ηθικής χρήσης των μπαταριών γραφενίου, οδηγώντας σε μια πιο ασφαλή και ρυθμιζόμενη αγορά αποθήκευσης ενέργειας.
• Η διαθεσιμότητα μπαταριών μεγαλύτερης διάρκειας και ταχύτερης φόρτισης επηρεάζει τις δημογραφικές τάσεις, με περισσότερους ανθρώπους, ιδιαίτερα σε απομακρυσμένες περιοχές, να αποκτούν πρόσβαση σε αξιόπιστες πηγές ενέργειας.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Τα προϊόντα τεχνολογίας, όπως κινητά τηλέφωνα και ταμπλέτες, και άλλες εμπορικές συσκευές πιθανότατα θα διαρκέσουν πολύ περισσότερο όταν τροφοδοτούνται από μπαταρίες γραφενίου. Τι επιπτώσεις πιστεύετε ότι θα έχει αυτό στις λιανικές πωλήσεις και στον καταναλωτισμό γενικότερα;
• Λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα ενός EV που λειτουργεί με μπαταρίες γραφενίου, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας ταχείας φόρτισής του, πιστεύετε ότι οι μπαταρίες γραφενίου θα διεγείρουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον και ιδιοκτησία ηλεκτρικών οχημάτων;