Grafénová batéria: Hype sa stáva realitou s rýchlym nabíjaním

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• Februára 23, 2022

Súhrn prehľadu

Grafén vytvára vlny pri skladovaní energie vďaka svojim jedinečným vlastnostiam, ako je veľký povrch, pevnosť, pružnosť a efektívna elektrická vodivosť. Startupy využívajú tieto vlastnosti na vývoj batérií, ktoré prekonávajú tradičné batérie, sľubujú dlhšiu dobu prevádzky, zníženú uhlíkovú stopu a rýchlejšie nabíjacie časy, najmä pre elektrické vozidlá (EV). Napriek vysokým výrobným nákladom, ktoré v súčasnosti bránia širokému prijatiu, by potenciál grafénových batérií mohol transformovať rôzne sektory, od domácich spotrebičov až po systémy obnoviteľnej energie.

Grafénový kontext

Grafén, najtenšia u nás známa forma grafitu, je materiál, ktorý si získava pozornosť v oblasti skladovania energie. Tento materiál sa skladá z jednej vrstvy atómov uhlíka, čo mu dáva veľký povrch v pomere k jeho objemu. Táto jedinečná vlastnosť z neho robí vynikajúcu voľbu pre použitie v batériách a superkondenzátoroch. Tenkosť grafénu v kombinácii s jeho pevnosťou, flexibilitou a nízkou hmotnosťou z neho robí efektívny vodič elektriny. Ponúka tiež nízku odolnosť voči tepelnej energii, ktorá je kritickým faktorom výkonu batérie. 

Startupy už využívajú potenciál grafénu v technológii batérií. Napríklad spoločnosť Nanograf uviedla, že ich batérie vykazujú 50-percentný nárast doby prevádzky v porovnaní s bežnými lítium-iónovými batériami. Okrem toho zaznamenali 25-percentný pokles celkovej uhlíkovej stopy svojich batérií a zníženie hmotnosti o polovicu pri rovnakom výkone. 

Ďalší startup, Real Graphene, využíva trvanlivosť grafénu na vytvorenie batérií, ktoré dokážu zvládnuť silnejší elektrický prúd. Táto funkcia je obzvlášť dôležitá pre elektromobily, ktoré vyžadujú batérie, ktoré vydržia vysokú úroveň stresu. Hoci testovacie obdobie batérií EV zvyčajne trvá tri až štyri roky, Real Graphene je optimistický, pokiaľ ide o potenciál ich technológie. Veria, že ich batérie na báze grafénu by mohli nabiť štandardné spotrebiteľské EV za menej ako hodinu, čo je výrazné zlepšenie oproti súčasným časom nabíjania. 

Rušivý vplyv

Rýchlejšie časy nabíjania elektromobilov vďaka grafénovým batériám by mohli zmeniť hru a urobiť z elektromobilov atraktívnejšiu možnosť pre spotrebiteľov. Navyše, keďže sa spoločnosti čoraz viac zameriavajú na zosúladenie svojich operácií s environmentálnymi, sociálnymi politikami a politikami riadenia (ESG), dopyt po čistejších energetických možnostiach, ako sú grafénové batérie, pravdepodobne porastie. Tento posun by mohol podnietiť ďalší výskum a vývoj v tejto oblasti aj napriek súčasným obmedzeniam financovania.

Okrem toho potenciál grafénových batérií presahuje len EV. Zvážte domáce spotrebiče a elektrické náradie, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou nášho každodenného života. Tieto zariadenia by mohli zaznamenať výrazné zlepšenie životnosti a výkonu s použitím grafénových batérií. Napríklad akumulátorová vŕtačka napájaná grafénovou batériou by mohla fungovať dlhšie, čím by sa znížila frekvencia nabíjania a zvýšila by sa produktivita. Podobne aj domáce spotrebiče, ako sú vysávače a kosačky na trávu, by sa mohli stať efektívnejšie a pohodlnejšie na používanie. Tieto vylepšenia by mohli viesť k posunu v očakávaniach a štandardoch spotrebiteľov pre takéto zariadenia, čo by ovplyvnilo výrobcov, aby prijali grafénové batérie.

Vysoké výrobné náklady grafénu sú však významnou prekážkou jeho širokého prijatia. Napriek tomu je záujem veľkých spoločností, ako sú Tesla Motors, Samsung a Microsoft, o vývoj grafénových batérií sľubným znakom. Ich zapojenie by mohlo viesť k pokroku vo výrobných technikách, potenciálne zníženiu nákladov a sprístupneniu grafénových batérií. To by mohlo otvoriť širokú škálu aplikácií pre tento materiál, od spotrebnej elektroniky až po systémy obnoviteľnej energie.

Dôsledky technológie grafénových batérií

Širšie dôsledky grafénových batérií môžu zahŕňať:

• Výrazné zníženie nákladov na elektrické vozidlá, ktoré ďalej urýchľuje celosvetový odklon od spaľovacích vozidiel všetkých druhov. 
• Zrýchlený vývoj elektrických lietadiel a vozidiel VTOL (vertikálny vzlet a pristátie) pre prípady spotrebiteľského a komerčného použitia, vďaka čomu je mestská a diaľková dronová doprava životaschopná.
• Vládne investície do modernizovaných energetických sietí a nabíjacích staníc, ktoré môžu bezpečne dodávať elektrinu spôsobom, ktorý umožňuje rýchle nabíjanie, ktoré je štandardom pri grafénových batériách.
• Vytváranie nových pracovných miest po znížení výrobných nákladov a masová výroba grafénových batérií sa stane realitou.
• Nové priemyselné odvetvia a pracovné príležitosti v pokročilej vede o materiáloch a výrobe batérií.
• Nové predpisy a normy na zaistenie bezpečného a etického používania grafénových batérií, čo vedie k bezpečnejšiemu a regulovanejšiemu trhu skladovania energie.
• Dostupnosť batérií s dlhšou životnosťou a rýchlejšieho nabíjania ovplyvňuje demografické trendy, pričom čoraz viac ľudí, najmä v odľahlých oblastiach, získava prístup k spoľahlivým zdrojom energie.

Otázky na zváženie

• Technologické produkty, ako sú mobilné telefóny a tablety a ďalšie komerčné zariadenia, budú pravdepodobne trvať oveľa dlhšie, keď budú napájané grafénovými batériami. Aký vplyv to bude mať podľa vás na maloobchodný predaj a konzum vo všeobecnosti?
• Vzhľadom na výhody elektromobilu napájaného grafénovými batériami vrátane jeho schopnosti rýchleho nabíjania, myslíte si, že grafénové batérie podnietia väčší záujem a vlastníctvo elektrických vozidiel?