Хотя за последние несколько лет технология производства аккумуляторов постепенно развивалась, ей сложно успевать за потребностями современных смартфонов. Ограничения в пространстве и сложности с допусками заряда/разряда в настоящее время делают небольшие компьютеры, которые мы питаем литий-ионными элементами, удобством, за которое мы платим в виде короткого многочасового срока службы батареи и длительных циклов зарядки. Однако за последние годы прогресс в технологии производства графена позволил создать одни из первых коммерчески доступных блоков питания с улучшенными графеновыми характеристиками, которые обещают хоть какое-то облегчение этой дилеммы.
Читайте также: Почему процессоры не будут делать из графена
Что делает графен
Графен представляет собой одноатомный слой углерода. Хотя он сделан из того же материала, что и графит в стержнях карандашей, поскольку он настолько тонкий, что занимает примерно два измерения пространства, он также действует как сверхпроводник электричества. Это очень ценно, поскольку большинство материалов, которые мы используем для проведения электричества, обладают определенным сопротивлением, что вынуждает нас использовать большие объемы (например, изготовление более толстых медных кабелей для пропускания тока с более высокой силой тока) или другие творческие решения (например, установка большой радиатор и блок воздушного охлаждения на мощном чипе) для рассеивания тепла.
Внутреннее электрическое сопротивление является причиной того, что все батареи имеют определенный «предел разряда», который они не могут превысить. Некоторые более продвинутые устройства могут потреблять ток до 20 А, что позволяет им быстро заряжаться и разряжаться при довольно больших нагрузках, но в конечном итоге вы всегда упретесь в потолок, через который будет опасно или невозможно перелезть.
Графен резко увеличивает этот потолок до впечатляющих уровней из-за почти полного отсутствия внутреннего сопротивления. Поскольку он генерирует очень мало тепла и даже очень быстро рассеивает полученное тепло, несколько его слоев на аккумуляторе могут сделать его гораздо более устойчивым к интенсивным циклам зарядки/разрядки.
Проще говоря, это означает, что теоретически вы можете усовершенствовать литий-ионный аккумулятор графеном, чтобы сделать его способным комфортно заряжаться и разряжаться с невероятной выходной мощностью, например 60 Вт или около того, и делать это без серьезных последствий влияет на его долговечность . Фактически, если текущие утверждения верны, графен может даже сделать батареи способными выдерживать гораздо больше циклов зарядки в течение своего срока службы, чем в настоящее время.
Чего не может сделать графен
Графен — очень простая штука. Нас действительно заинтриговал этот материал только потому, что он может проводить электричество гораздо эффективнее, чем другие сверхпроводники, которые мы использовали в прошлом. Он сделан из очень распространенного элемента, встречающегося во Вселенной, и не требует интенсивной добычи драгоценных ресурсов. Однако технология аккумуляторов для устройств предъявляет множество требований, которые в настоящее время создают нагрузку на производителей.
Во-первых, самые современные портативные устройства, которые мы используем сегодня, такие как смартфоны, планшеты и ноутбуки, в настоящее время страдают от проблем с емкостью. Из литий-ионного аккумулятора можно извлечь не так много пользы, и графен никак не может решить эту проблему.
К счастью, емкость не становится такой уж большой проблемой, поскольку графен способен помочь батареям поглощать огромное количество энергии, что делает цикл зарядки намного короче и, следовательно, менее болезненным при интенсивном использовании.
Также читайте: Молекулярное оборудование: перспективы и проблемы
Можете ли вы сейчас приобрести батареи с улучшенным графеном?
По состоянию на начало 2020 года, когда эта статья публикуется, несколько компаний стали пионерами в области аккумуляторов мощности с графеном. Среди них — аккумуляторы Аполлон Путешественник от Elecjet и G-Pro или G-Max от Real Graphene, обладающие емкостью от 5000 до 20 000 мАч.
<В настоящее время мы не можем найти ни одного коммерчески доступного смартфона с батареями, обогащенными графеном, а это означает, что эти блоки питания ограничены только быстрой зарядкой. Однако они не будут обеспечивать такой же ток для смартфонов, поскольку обычный аккумулятор будет поврежден в результате цикла зарядки, который происходит при мощности около 60 Вт. Все эти аккумуляторы можно зарядить менее чем за час, что впечатляет, учитывая, какую емкость они могут хранить.
Возможно, в будущем производители телефонов обратят внимание на эти продукты и начнут создавать устройства, которые могут достигать аналогичных уровней тока во время зарядки, не приводя к повреждению. На данный момент они, вероятно, будут делать небольшие шаги в этом направлении.
