Ученые из научно-исследовательского института Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) сообщили о разработанной ими новой технологии, которая позволяет сократить в пять раз время зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей. Ключевым моментом данного достижения является графен и это все может привести к тому, что электрические автомобили, телефонии и компьютеры в будущем будут проводить гораздо меньше времени, будучи подключенными к розетке или к зарядной станции.
Как хорошо известно нашим постоянным читателям, графен является удивительным материалом. Графен представляет собой лист углерода, толщиной в один атом, он обладает высокой механической прочностью, гибкостью и химической стабильностью. Кроме этого графен проводит электрический ток в 100 раз более эффективно, нежели медь, а электроны в графене перемещаются в 140 раз быстрее, чем в кремнии. Оба этих свойства графена как раз и служат для ускорения зарядки аккумуляторных батарей.
Ученые ведут исследования в данном направлении уже достаточно долго и самые многообещающе результаты были получены при соединении графена с другими материалами, такими, как кремний и медь. Более того, в лабораторных условиях уже были созданы опытные образцы аккумуляторных батарей на базе графена, параметры которых существенно превосходят параметры традиционных батарей.
Ученые из института SAIT, совместно с учеными из Национального университета в Сеуле, придумали новый метод совмещения графена с кварцем, что приводит к появлению микроскопических шариков, форма которых напоминает форму хлопьев попкорна. На поверхность кварцевых частиц при помощи процесса химического осаждения из паровой фазы наносится слой графена, и такой материал используется в качестве основного материала анода и в качестве защитного материала никелевого катода аккумулятора. Помимо увеличения эффективной площади электродов аккумулятора, покрытие графеновыми шариками обеспечивает дополнительную проводимость, что снижает потери энергии и уменьшает нагрев батареи во время ее зарядки.
Опытный образец литий-ионного аккумулятора с электродами, покрытыми графеновыми шариками, оказался способен принять полный заряд всего за 12 минут, для сравнения, время полного заряда традиционных аккумуляторов составляет не менее часа. Помимо этого, емкость нового аккумулятора оказалась на 45 процентов выше емкости сопоставимого по объему традиционного аккумулятора, и новый аккумулятор полностью сохранял свою работоспособность при длительном пребывании при температуре в 60 градусов Цельсия.
«Разработанный нами способ позволяет наладить крупномасштабный синтез многофункционального композитного материала на основе графена, стоимость которого будет весьма невелика» — рассказывает доктор Сон Ин (Dr. Son In), — «Этот материал станет тем, что обеспечит соответствие возможностей литий-ионных аккумуляторов быстро растущим потребностям автомобильного рынка и рынка портативных электронных устройств».
