Акумуляторы нового типа на основе графена

В последнее время появилось несколько сообщений о разработках нового типа аккумуляторов на основе графена. Причем разработки проводятся сразу в нескольких странах.

Справка: Графен – двумерный кристаллический углеродный наноматериал, который можно представить себе как пластину, состоящую из атомов углерода. Один из самых известных продуктов в области нанотехнологии. Данный материал обладает уникальными токопроводящими свойствами, которые позволяют ему служить как очень хорошим проводником, так и полупроводником. Кроме того, графен чрезвычайно прочен и выдерживает огромные нагрузки, как на разрыв, так и на прогиб. В настоящее время графен получают путем отшелушивания чешуек от частиц графита, однако существуют разработки, позволяющие получать данный материал в промышленных масштабах.

Австралия

Источник: http://www.abercade.ru/research/industrynews/6975.html, 22.09.11

grafen-3Исследователи из австралийского университета Монаша нашли способ удержать графеновые пластинки в стабильном состоянии – сделать из них водяной гель. При этом выяснилось, что если на основе этого геля сделать аккумулятор, он будет заряжаться в течение нескольких секунд.

Дан Ли, сотрудник отделения технологии материалов университета Монаша в Австралии утверждает, что их открытие позволит создать аккумуляторы, которые смогут подзаряжаться буквально за несколько секунд. «Сложно создавать устройства на базе графена, — говорит ученый, — Поскольку собранные из него конструкции стремятся упорядочится в обычный графит и теряют все свои уникальные свойства».

Команда австралийских исследователей выяснила, что для того, чтобы удержать пластины графена от слипания их следует держать в воде. Когда графен находится в растворе в состоянии геля, пластинки не слипаются друг с другом и могут стать стабильной основой различных устройств.

Получившийся гель чрезвычайно дешев, поскольку состоит из углерода и воды и обладает, как выяснилось в ходе дальнейшего исследования, интересными свойствами. Его способность накапливать и удерживать электрический заряд во много раз превосходит параметры современных литиево-ионных аккумуляторов.

Такой аккумулятор, по словам самих исследователей, можно будет полностью зарядить за несколько секунд, что, безусловно, сделает его значительно более выгодным коммерчески, нежели современные батареи.

США

Источник: http://nauka21vek.ru/archives/22331, 20.11.2011

grafen-0Исследователи из Северо-Западного университета (США) нашли способ десятикратного улучшения ключевых характеристик ионно-литиевых аккумуляторов — ёмкости и скорости зарядки. В ионно-литиевых батареях энергия вырабатывается в результате химической реакции, во время которой ионы лития перемещаются через электролит от анода к катоду. При подзарядке ионы движутся в обратном направлении. Ёмкость батарей при этом зависит от количества ионов, которое могут вместить анод или катод, а время подзарядки — от скорости движения ионов.

Американские исследователи, проводившие работы под руководством профессора Гарольда Кунга (Harold Kung), внесли изменения в структуру электродов: для увеличения ёмкости между пластинами графена были размещены кремниевые кластеры. Скорость зарядки удалось повысить путём формирования крошечных (диаметром 10–20 нанометров) отверстий в графеновых пластинах, ускоряющих прохождение ионов лития.

В результате, как утверждается, становится возможным увеличение ёмкости аккумулятора и скорости подзарядки в десять раз по сравнению с современными батареями. Г-н Кунг отмечает, что даже после 150 циклов подзарядки, чего хватит на год использования портативного устройства, новые источники питания оказываются в пять раз эффективнее обычных.

Учёные полагают, что вывести новую технологию на рынок удастся в течение трёх–пяти лет.

Россия

Источник: http://www.oilru.com/news/435094/, 07.11.14

grafen-2Российские ученые близки к созданию нового типа аккумулятора, где электродными материалами служат магний и графен. Эта, по их словам, революционная разработка, поможет массово вывести на дороги электромобиль, а также облегчить использование солнечной и ветряной энергии и дать человечеству множество удобных приспособлений, одновременно снизив потребление нефтяных ресурсов.

Новые аккумуляторы станут шагом вперед по сравнению с наиболее эффективными на сегодняшний момент ионно-литиевыми батареями, рассказал корр.ТАСС один из руководителей проекта, директор компании «Конгран» Семен Червонобродов. По его словам, мощность новых батарей станет на порядок выше, а стоимость — в разы меньше.

Ученые предлагают для аккумулятора магниевый анод и катод из гипероксидированного графена — одного передовых наноматериалов, созданных ими в этом году. В катоде сочетается принцип химической реакции окисления-восстановления, общий для всех аккумуляторов, с доступностью большой поверхности электрода для электрических зарядов, на которой основаны другие накопители энергии — суперконденсаторы.

«Магний на мировом рынке в 24 раза дешевле лития, — подчеркнул научный руководитель проекта, профессор Владимир Гольдберг. — И плюс к тому, магниевый анод лишен ряда недостатков, присущих литию. Литий токсичен, это щелочной металл, который реагирует с парами воды прямо в воздухе. Утилизация литиевых аккумуляторов очень тяжелая. У магния ничего этого в помине нет. Наконец, у магниевого аккумулятора в два раза больше возможности по накоплению энергии на единицу объема».

Причем, ни магний, ни графен не являются дорогими компонентами.

«Магний, как и алюминий, добывается из глин. Графита, из которого получается графен, под ногами лежит очень много. Проблемы здесь другого свойства. Это проблемы развития технологий, финансирования, создания производств. Тот, кто первый успеет это сделать, тот и победит. Первооткрывателей графена несколько лет назад у нас перекупили англичане. И уже будучи британскими подданными, они получили за графен Нобелевскую премию».

Член Комитета Торгово-промышленной палаты РФ по энергетической Стратегии и развитию ТЭК Рустам Танкаев.

Правда, применение магния и графена сопряжено с целым рядом сложностей. Подборкой подходящего электролита, «заливки для аккумулятора», его создатели заняты до сих пор. Тем не менее, они рассчитывают через год-полтора начать разговор с крупными компаниями о совместных разработках и производстве.

Появление по-настоящему эффективных и недорогих аккумуляторов открывает революционные перспективы во многих сферах жизни. Электромобиль, наконец, станет массовым и потеснит автомобиль на дорогах. Это резко повысит чистоту городского воздуха, а также приведет к снижению потребления нефти на транспорте.

Последнее может повлиять на цены энергоносителей на мировом рынке, признают изобретатели. Однако подчеркивают, что создавать супераккумуляторы необходимо, этим активно занимаются в мире, и Россия должна быть на уровне современных достижений. Кроме автомобильной революции, гораздо легче станет применять ветряные двигатели, солнечные батареи и другие «собиратели природной энергии», которые нуждаются в ее надежном накопителе. Резко возрастет запас энергии у мобильных телефонов, портативных компьютеров и прочей аппаратуры.

Созданием супераккумуляторов занимается коллектив Института биохимической физики Российской академии наук (ИБХФ РАН имени Н.М. Эмануэля) во главе с директором, член-корреспондентом РАН Сергеем Варфоломеевым. На конкурсе, проведенном Федеральным агентством научных организаций (ФАНО) и фондом «Сколково», представленный Варфоломеевым проект занял второе место. Учрежденная ИБХФ компания «Конгран» («Конденсатор графеновый Академии наук»), резидент инновационного центра Сколково, удостоена гранта в размере 5 млн рублей.

Испания

Источник: http://rodovid.me/saharin/grafenovye-akkumulyatory-zaryazhayut-elektromobil-za-8-minut-na-1000-km.html, 19 декабря 2014 г.

Испанские инженеры разработали аккумуляторную батарею нового поколения. Она дешевле аналогов на 77% и позволяет заряжать электромобиль всего за 8 минут и проехать до 1000 км. Графеновые батареи уже взяли на тестирование две из 4-х немецких автомобильных компаний.

Графеновый аккумулятор разработан в Испании

Современные электромобили имеют 2 основных недостатка: очень долгое время зарядки и короткое время автономной работы. И хотя литий-ионные аккумуляторы, которыми укомплектованы текущие электромобили, постоянно улучшаются, для полной их зарядки требуется несколько часов, а автономия в перемещении едва достигает 300 километров.
Эти ограничения сможет убрать новый графен-полимерный аккумулятор разработанный испанской компанией Graphenano совместно с исследователями из университета Кордовы.

Компания Graphenano является ведущим в мире производителем графена в промышленных масштабах, так что они знают, что делают. И правда в том, что графеновый аккумулятор может сделать очередную революцию в автомобильной промышленности и телефонии. Он весит половину литий-ионного аккумулятора, он стоит на 77% меньше, заряжается за восемь минут, и предлагает автономность езды до 1000 километров.

Компания Graphenano начнет производство графеновых батарей для электромобилей в первой половине 2015 года для двух из четырех крупных немецких автомобильных брендов, которые будут тестировать их на своих автомобилях.


Наверх