Przełom w technologii grafenowej obiecuje bezpieczniejsze i wydajniejsze baterie dla pojazdów elektrycznych.
WarsawNaukowcy z Uniwersytetu w Swansea, Uniwersytetu Technologicznego w Wuhan oraz Uniwersytetu w Shenzhen opracowali nową metodę produkcji dużej ilości arkuszy grafenu wykorzystywanych w bateriach litowo-jonowych (LIB). Ta nowa metoda ma sprawić, że baterie będą bezpieczniejsze i wydajniejsze. Badanie opublikowane w Nature Chemical Engineering przedstawia pierwszą udaną technikę wytwarzania arkuszy grafenu bez defektów na dużą skalę. Te arkusze grafenowe charakteryzują się przewodnością cieplną sięgającą 1400,8 W m-1 K-1, co jest prawie dziesięciokrotnie lepszym wynikiem niż przewodność obecnie stosowanych arkuszy miedzianych i aluminiowych w bateriach litowo-jonowych.
Wysoka przewodność cieplna elementów akumulatora pozwala na skuteczne odprowadzanie ciepła, co jest kluczowe, aby unikać problemów takich jak awarie, pożary czy wybuchy baterii. Nowe kolektory prądowe z grafenu wspomagają ten proces poprzez redukcję nagromadzania ciepła i zapobieganie niebezpiecznym reakcjom.
Kluczowe zalety folii grafenowych to: niezwykła przewodność cieplna, skuteczne rozpraszanie ciepła, wysoka przewodność elektryczna, elastyczność i trwałość, a także możliwość dostosowania grubości.
Ta nowa technologia może być wykorzystywana do masowej produkcji. Naukowcom udało się stworzyć arkusz grafenu o długości 200 metrów i grubości 17 mikrometrów. Arkusz ten zachował swoją wysoką przewodność elektryczną nawet po 100 000 zgięciach, co świadczy o jego potencjale w zastosowaniach w elastycznej elektronice.
Produkcja na dużą skalę tych folii może znaleźć zastosowanie w produkcji komercyjnych baterii, co może uczynić je bezpieczniejszymi i bardziej efektywnymi w przechowywaniu energii, co jest kluczowe dla samochodów elektrycznych i systemów odnawialnych źródeł energii. Zespół badawczy pracuje obecnie nad udoskonaleniem procesu wytwarzania folii grafenowych, koncentrując się na ich cieńszej i wytrzymalszej strukturze.
Technologia grafenowa może być stosowana nie tylko w bateriach litowo-jonowych, ale także w innych typach baterii, takich jak redoksowe baterie przepływowe czy baterie sodowo-jonowe. To sprawia, że grafen jest obiecującym materiałem dla przyszłych rozwiązań magazynowania energii, wykraczających poza obecnie używane.
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na bezpieczniejsze i bardziej efektywne magazynowanie energii, te ulepszenia w technologii grafenowej mogą okazać się bardzo znaczące. Zespół badawczy pracuje nad procesem produkcji, który można zwiększyć na skalę masową, co pozwoli na szybkie i szerokie zastosowanie tej technologii w wielu branżach.
Badanie jest publikowane tutaj:
http://dx.doi.org/10.1038/s44286-024-00103-8i jego oficjalne cytowanie - w tym autorzy i czasopismo - to
Lun Li, Jinlong Yang, Rui Tan, Wei Shu, CheeTong John Low, Zixin Zhang, Yu Zhao, Cheng Li, Yajun Zhang, Xingchuan Li, Huazhang Zhang, Xin Zhao, Zongkui Kou, Yong Xiao, Francis Verpoort, Hewu Wang, Liqiang Mai, Daping He. Large-scale current collectors for regulating heat transfer and enhancing battery safety. Nature Chemical Engineering, 2024; 1 (8): 542 DOI: 10.1038/s44286-024-00103-8
Udostępnij ten artykuł