グラフェンは、将来の最も有望な材料の1つと見なされています。

家庭用電化製品の分野では、バッテリー容量と充電速度は常に常に話題になっています。多くのメーカーは、製品の仕掛けとして充電時間とバッテリー容量を使用しています。世界の電子機器市場を見ると、何年も前から存在しているリチウムイオン電池は、ほとんどすべてのスマートフォンに組み込まれている世界最大のプレーヤーであり、ボーイングの787ドリームライナーでさえリチウムイオン電池がたくさんあります。

しかし、安全性、耐久性、環境汚染、充電速度の面でリチウム電池が大幅に不足しているため、主要なハイテク産業の発展が大幅に制限され始めています。その結果、多くの企業の研究開発部門は、より高度な「グラフェン電池」に焦点を合わせており、この新しいタイプの電池は、26年以上使用されているリチウム電池に完全に取って代わると考えています。

グラフェン電池とは何ですか？

グラフェンは、SP2ハイブリッド軌道を持つ炭素原子で構成される六角形のハニカム格子と、炭素原子の厚さが1つしかない2次元材料を備えた平面フィルムです。グラフェンは現在、世界で最も薄いが最も硬いナノ材料です。ほぼ完全に透明で、2.3％の光しか吸収しません。また、世界最小の抵抗率を持つ材料でもあります。

いわゆるグラフェン電池は、グラフェン表面と電極間のリチウムイオンの急速かつ大量の移動の特性を使用して開発された新エネルギー電池です。グラフェンの概念は、最も薄く、最も硬く、最も導電性の高い新しいナノ材料の1つとして、2004年の開始以来注目を集めています。

パワーセルの分野では、グラフェンはリチウムイオン電池のプラスとマイナスの材料であり、アプリケーションの見通しが良好です。同時に、グラフェンポリマー電池は従来の電池のわずか50％の重量であり、リチウム電池より77％安価です。性能の観点から、グラフェンリチウム電池は1回充電され、10分以内で充電されます。

グラフェンはその独特の特性から「魔法の素材」と呼ばれ、科学者たちは「21世紀を完全に変える」とさえ予測していました。

理想は美しいです。

ご存知のように、スマートフォンの分野で最も使用されている電池材料は、今でもリチウム電池です。リチウム電池は1991年に初めて商用利用され、その後標準装備となっています。しかし、多くの人がこの技術は限界に達したと考えており、代替の供給源を見つけたいと考えているため、グラフェン電池技術が人々の目にとまりました。

現在のニュースは、サムスンの次世代フラッグシップギャラクシーS9が既存のリチウムイオン電池の代わりにグラフェン電池を使用することを示唆しています。同容量のこのタイプのバッテリーのバッテリー貯蔵容量は、リチウムバッテリーの約45％ですが、12分以内に完全に充電でき、60℃までの環境で高い安定性を維持できます。このため、この素材のバッテリーはスマートフォンだけでなく、電気自動車にも非常に適しています。

サムスン研究所は、グラフェンとシリカを大規模に組み合わせる方法を発見したと報告されています。融合を完成させる素材は「グラフェンボール」と呼ばれ、ポップコーンに似た構造をしています。研究者たちは、この技術がバッテリーの安定性を向上させるだけでなく、導電性も向上させ、「カソードのリサイクル性と急速充電能力を大幅に向上させる」と指摘しました。さらに重要なことに、それらのエネルギー密度は800 Wh / Lに近く、これはテスラが使用しているリチウムイオン電池とほぼ同じです。

外部の分析によると、サムスンが世界で初めてグラフェン電池を大量生産設備に導入することに成功した場合、韓国の会社はグラフェン材料の独占的なサプライヤーまたは特許権者になります。そして、それは会社の収益と世界的地位の向上に大いに役立つでしょう。

同時に、新エネルギー車の分野でも「グラフェン電池」の概念が繰り返し言及されており、電気自動車の電池技術の飛躍的な進歩となったようです。グラフェンテクノロジーバッテリーは「マイルストーンブラックテクノロジー」として知られており、電気自動車の航続距離とバッテリー寿命を延ばし、充電時間を短縮すると主張しています。

おそらく、これらの最も代表的なものは、Fiskの創設者であるHenryFiskによって開発されたFiskEMotion電気自動車です。 FiskerEMionは、新しいグラフェン電池材料を使用します。これは、9分で208キロメートル移動でき、最大範囲は644キロメートル、最高速度は時速259キロメートルです。この車は、2020年に英国で最初に販売される予定です。

さらに、地元メディアは、浙江大学の科学者が、グラフェン膜を正極材料として使用する新しいタイプのアルミニウム-グラフェン電池を開発したと報じました。このバッテリーは非常に長寿命で、非常に短時間で完全に充電でき、マイナス40°Cから120°Cの温度範囲で正常に動作します。

さらに、今回開発されたアルミニウム-グラフェン電池は、他の現在の電池の中で最も比類のない機能のいくつかを備えています。たとえば、マイナス40°Cの低温でも、アルミニウム-グラフェン電池は1,000回安定して充電および放電できます。 100°Cの高温で、45,000回の着実な充電と放電が行われました。コアがユフオヤンにさらされても、発火したり爆発したりすることはありません。この広い温度範囲は、極端な温度条件下でのアルミニウムイオン電池の将来の使用の基礎を築きます。

さらに、バッテリーも非常に柔軟性があり、10,000回曲げても容量は変わらないため、ウェアラブルフレキシブル電子デバイスでのアプリケーションの可能性を示しています。

現実はとても骨が折れる。

現在の資本市場はグラフェン電池に対して大きな想像力を持っていますが、多くの学者は、グラフェン電池は現在、技術の多くの面で突破するのが難しいと信じているため、まだ実験室の製品であり、その真の大量生産はまだ遠いです..

北京非鉄金属研究所のシニアエンジニアである清華大学のLiuguanwei博士は、Daily Economic Newsとのインタビューで、次のように述べています。「そもそもグラフェン電池の定義方法には違いがあります。グラフェン材料の追加です。グラフェン電池の定義は誤解を招く恐れがあります。グラフェン電池に関するニュースは一部の毛皮の報告に限定されています。電池の構造と反応メカニズムの概略図はなく、エネルギー密度などの特定の技術パラメータもありません。 、電圧、およびサイクル寿命。電池業界にとって、この情報がなければ、報告されたニュースは最も基本的な信頼性を欠いており、宣伝の誤った誇張の可能性は大きいです。」

中国石油大学のLiyongfeng教授も懐疑的です。彼は、バッテリーへのグラフェンの現在の適用は、主にバッテリーの負極でシリコンと組み合わされて元のグラファイトを置き換えると考えています。これにより、バッテリーの全体的な容量と充電速度を向上させることができますが、パフォーマンスの向上は限られています。破壊的なアセンションのオンライン噂はあまり現実的ではありません。さらに、一部の業界関係者は、グラフェンの表面特性は化学状態に大きく影響され、バッチの安定性、サイクル寿命、およびその他の問題もリチウム電池製造の詳細な要件を満たすのが難しいと述べました。

CITICのレポートはまた、優れた特性を備えたグラフェン製品がいつ実験室から出て行くことができるかはまだ不明であることを示しています。例えば、透明導電膜としてグラフェンを使用する場合、工業製品の製造に一定のボトルネックがあり、製品中のグラフェン原油の低導電性を発揮することができません。単層グラフェンはバンドギャップがなく、論理回路に必要なトランジスタスイッチング機能を実現できないため、プロセスの複雑さが大幅に増し、マイクロエレクトロニクス分野での普及には時間がかかります。

確かにグラフェンは将来有望な材料のひとつと考えられていますが、発泡体の組成が実際の適用値を上回っており、普及を阻む要因はたくさんあります。 。大量生産とコストが最も重要です。人気の障壁であるグラフェン電池は、リチウム電池に完全に取って代わるまでには長い道のりがあるかもしれません。

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