Винні скотч, радянські вчені і китайці.
Рік тому іспанська компанія Graphenano представила графен-полімерний акумулятор, який заряджається в три рази швидше, ніж літій-іонний. Подібний тип батарей зможе розкрити весь потенціал електроавтомобілів і назавжди змінить ринок мобільних пристроїв. Розповідаємо, що саме стане каталізатором революції в електроніці в XXI столітті.
Графен? Що це взагалі таке?
Графен — це особлива структурна модифікація вуглецевого кристала, в якій всі атоми покладені на площині в ряди правильних шестикутників. По суті, графен являє собою тонкий, гнучкий, прозорий лист вуглецю товщиною в один атом. Надміцний і сверхэлектроемкий матеріал.
Вперше він був отриманий у 2004 році колишніми радянськими (нині британськими) фізиками Андрієм Геймом і Костянтином Новоселовим. У 2010 році вчені отримали за своє відкриття Нобелівську премію.
Найсмішніше, що перші зразки графена отримували завдяки експериментам з звичайним скотчем. Він дозволяв знімати верхні шари вуглецю з графітових підкладок, залишаючи під собою верхній атомарно-гладкий шар. Подивитися відеоролик про отримання графена можна на Youtube.
Зараз графен отримують з піролітичної графіту або хімічним осадженням із газової фази, це високотехнологічні трудомісткі процеси. Фізики та хіміки поступово знаходять нові більш оптимальні способи отримання цього революційного матеріалу.
Рано чи пізно знайдуть найкращий варіант. Адже на сьогоднішній день, графен вважається найперспективнішим і універсальним матеріалом для використання в електроніці.
В чому фішка графена?
Сам по собі графен можна розглядати, як взагалі єдине відоме нам двовимірне тверде тіло. Завдяки своїй унікальній структурі, він володіє неймовірними властивостями.
- По-перше, це самий тонкий матеріал в світі. За нинішнім науковим уявленням, не можна виділити шар речовини тонше, ніж атом.
- По-друге, він твердіше алмаза, який між іншим вважається мірилом твердості.
- По-третє, графен – це матеріал з високою рухливістю електронів з усіх відомих науці. Один шар графену фактично являє собою одну-єдину величезну, плоску «молекулу», електрони можуть вільно переміщатися від одного її кінця до іншого.
- Нарешті, графен здатний проводити електричний струм без втрат при кімнатній температурі. Це неймовірно круто!
Як це вплине на сучасні технології?
Представлені в минулому лютому графенові акумулятори можуть надати величезний вплив на світовий ринок. Це стане початком серйозних змін у багатьох сферах повсякденного життя.
Так, у анонсованого іспанською компанією Graphenano графенового питома ємність акумулятора становить 1000 Вт*год/кг при напрузі 2,3 Ст. Для порівняння у звичайних літій-іонних акумуляторів цей показник дорівнює приблизно 200 Вт*год/кг Подібна стокілограмову графенову батарея забезпечує пробіг 800 (!) км.
Згідно з розрахунками фахівців Graphenano, електромобіль Renault Zoe, оснащений графен-полімерним акумулятором, зможе проїхати без підзарядки 637 (замість 210 км з літій-іонним акумулятором), Tesla Model S – 1013 замість 334 км
Для зарядки літій-іонних батарей електромобіля середнього класу (близько 50 кВт) потрібно близько півгодини, графенові батареї можна зарядити всього за 8 хвилин. Інше питання, що для цього потрібна дуже потужна зарядна станція.
Ось тепер виробники бензинових двигунів точно напружилися! Малий пробіг і тривалий процес заряд відлякував потенційних покупців електрокарів. У найближчі кілька років ситуація може кардинально змінитися.
«Графен має потенціал, щоб організувати революцію в цілих галузях промисловості, у тому числі за рахунок маленьких, але потужних елементів автономного живлення».
Китайці вже все зрозуміли
Згідно з проектом китайської Національної комісії з розвитку і реформ країни, виробництво електромобілів оголошено «стратегічною галуззю». Питається, причому тут взагалі китайці?
Озвучену вище серійне виробництво графенових батарей Graphenano почалося з участю китайських інвесторів, 10 відсотків частки іспанської компанії належить китайській компанії Chint. Виробництво отримало 30 млн євро інвестицій для установки обладнання і найму співробітників. Пізніше керівництво Chint планує інвестувати ще 350 млн євро в будівництво другого заводу. Серйозний підхід!
Найголовніше, в даний час 70% світового виробництва чистого графіту (з якого, власне і отримують графен) зосереджено в Китаї, приблизно 12% в Індії, 7% – в Бразилії. Дехто серйозно контролює ситуацію.
Майбутнє вже поруч
Буквально днями маловідома китайська (а ви сумнівалися?) фірма WPG анонсувала виробництво двох інноваційних зовнішніх акумуляторів на основі графену. Для зарядки портативної батареї WPG Графен на 5000 мА·ч знадобиться всього 10 хвилин!
Збір коштів на виробництво інноваційних батарей здійснювався через краудфандингової майданчик Jingdong. За короткий термін розробникам вдалося зібрати суму в два рази перевищує необхідну, тобто понад 200 000 юанів ($29 000) при необхідному рівні 100 000 юанів ($14 600).
Дійдуть анонсовані пристрою до продажу, звичайно, ще невідомо. Знаємо ми ці проекти на краудфандинговых майданчиках, особливо китайських. За чутками, подібні графиновые акумулятори змогли створити і фахівці лабораторії Watt Laboratory, належить Huawei.
Це гучний дзвінок про те, що графен вже добрався до мобільного ринку. Питання в тому, хто перший обкатает технологію на своїх смартфонах. Чекати залишилося недовго.
