¿Qué son las baterías de grafeno?

Quizás en un futuro muy cercano, la hegemonía de las baterías de iones de litio llegue a su fin, porque un nuevo tipo de batería está entrando en escena: el grafeno. Así que echemos un vistazo más de cerca a las baterías de grafeno y descubramos qué propiedades tienen y por qué son tan buenas.

Que es el grafeno

Primero, digamos algunas palabras sobre un material como el grafeno. Este material fue obtenido artificialmente en 2004 por científicos rusos y es una estructura en forma de película formada a partir de átomos de carbono.

En pocas palabras, el grafeno es el plano del grafito, separado de la estructura general del material. En este caso, los átomos están dispuestos de modo que se forme una red cristalina hexaédrica.

Al mismo tiempo, la sustancia formada es tan densa que tiene un mayor grado de rigidez y un margen colosal de conductividad térmica.

En este caso, los electrones pueden moverse libremente sobre la estructura de la película, lo que abre amplias perspectivas para la introducción de un nuevo material en los circuitos semiconductores.

Grafeno y baterías

El primer ámbito en el que se decidió utilizar grafeno es en la producción de baterías de coche.

En los primeros experimentos, el grafeno se combinó con litio, pero, como ha demostrado la práctica, resultó ser una decisión incorrecta. Esto se debe a que el litio es una sustancia extremadamente corrosiva y el litio explota al contacto con el agua.

Por lo tanto, se negaron a instalar tales modificaciones de baterías en vehículos eléctricos, porque en caso de accidente y daño a la batería había una probabilidad muy alta de incendio.

Además, para la producción de tales baterías, se necesitaba una gran cantidad de litio, y este es un metal caro.

Por ello, se decidió buscar una alternativa al litio y se encontraron dos opciones a la vez:

1. Modelo americano. Según ella, la fuente de la reacción ya es cobalto-litio y un cátodo compuesto de placas de silicio y grafeno.

2. Modelo ruso. Donde se usa la modificación de magnesio-grafeno, donde el ánodo de sal de litio se ha reemplazado con éxito por óxido de magnesio (una sustancia mucho más común y más barata).

Pero a pesar de los diferentes enfoques, las ventajas y desventajas de las baterías de grafeno son idénticas.

Pros y contras de las baterías de grafeno

Si comparamos las clásicas baterías de iones de litio con las de grafeno, estas últimas cuentan con las siguientes ventajas:

- El grafeno se produce a partir de materias primas baratas y fácilmente disponibles.

- El material producido es muy ligero. Entonces, un metro cuadrado de grafeno pesa solo 1 gramo, y esto le permite reducir significativamente la masa de la batería.

- Los ecologistas pueden dormir tranquilos ya que el grafeno es ecológico.

- El grafeno tiene una mayor fuerza y ​​resistencia al agua.

- Las superficies dañadas se restauran fácilmente.

- La conductividad del grafeno es significativamente más alta que la de cualquier otro conductor (por supuesto, en este momento).

- Mayor capacidad específica. Por ejemplo, un automóvil con una batería de grafeno instalada es capaz de conducir hasta 1.000 kilómetros con una sola carga. kilómetros.

- La capacidad de las baterías de grafeno no disminuye debido a los frecuentes ciclos de carga y descarga.

- El tiempo de carga total es de solo 8 minutos.

Como puede ver, las ventajas son solo un vagón y un carro pequeño, pero también hay desventajas, a saber:

- El grafeno tiene una densidad bastante baja, por lo que todavía existen limitaciones importantes en su uso. Por ejemplo, un teléfono celular con una batería de grafeno sería demasiado grande.

Cómo funciona una batería de grafeno

De hecho, la estructura de una batería de grafeno no es muy diferente de la estructura de una batería de iones de litio con un electrolito sólido. Lo único es que en el caso del grafeno, el cátodo está hecho de coque de carbón, debido a que es químico. la composición es cercana al carbono puro y el grafito es reemplazado por grafeno.

Para aumentar la capacidad de la batería, los ingenieros agregaron secciones de silicio entre las capas de grafeno. Y para aumentar la velocidad de carga, se hicieron pequeños agujeros de 15 a 20 nanómetros de diámetro en placas de grafeno.

Eso es todo, de lo contrario es una batería normal.

Conclusión

Sin duda, las baterías de grafeno seguirán encontrando su nicho y es muy posible que sustituyan por completo a las baterías de iones de litio de su pedestal, pero hasta que entren en el amplio mercado, es demasiado pronto para hablar de esto. Bueno, si te gustó el artículo, levanta el pulgar y suscríbete. Y aún más interesante y útil puedes encontrar en mi sitiodonde los artículos se publican un poco antes.