Виноваты скотч, советские ученые и китайцы.
Год назад испанская компания Graphenano представила графен-полимерный аккумулятор, который заряжается в три раза быстрее, чем литий-ионный. Подобный тип батарей сможет раскрыть весь потенциал электроавтомобилей и навсегда изменит рынок мобильных устройств. Рассказываем, что именно станет катализатором революции в электронике в XXI веке.
Графен? Что это вообще такое?
Графен — это особая структурная модификация углеродного кристалла, в которой все атомы уложены на плоскости в ряды правильных шестиугольников. По сути, графен представляет собой тонкий, гибкий, прозрачный лист углерода толщиной в один атом. Сверхпрочный и сверхэлектроёмкий материал.
Впервые он был получен в 2004 году бывшими советскими (ныне британскими) физиками Андреем Геймом и Константином Новосёловым. В 2010 году ученые получили за свое открытие Нобелевскую премию.
Самое смешное, что первые образцы графена получали благодаря экспериментам с обычным скотчем. Он позволял снимать верхние слои углерода с графитовых подложек, оставляя под собой верхний атомарно-гладкий слой. Посмотреть видеоролик о получении графена можно на Youtube.
Сейчас графен получают из пиролитического графита или химическим осаждением из газовой фазы, это высокотехнологические трудоемкие процессы. Физики и химики постепенно находят новые более оптимальные способы получения этого революционного материала.
Рано или поздно найдут самый лучший вариант. Ведь на сегодняшний день, графен считается самым перспективным и универсальным материалом для использования в электронике.
В чем фишка графена?
Сам по себе графен можно рассматривать, как вообще единственное известное нам двумерное твердое тело. Благодаря своей уникальной структуре, он обладает невероятными свойствами.
- Во-первых, это самый тонкий материал в мире. По нынешним научным представлениям, нельзя выделить слой вещества тоньше, чем атом.
- Во-вторых, он тверже алмаза, который между прочим считается мерилом твердости.
- В-третьих, графен – это материал с самой высокой подвижностью электронов из всех известных науке. Один слой графена фактически представляет собой одну-единственную громадную, плоскую «молекулу», электроны которой могут свободно перемещаться от одного ее конца к другому.
- Наконец, графен способен проводить электрический ток без потерь при комнатной температуре. Это невероятно круто!
Как это повлияет на современные технологии?
Представленные в прошлом феврале графеновые аккумуляторы могут оказать огромное влияние на мировой рынок. Это станет началом серьезных изменений во многих сферах повседневной жизни.
Так, у анонсированного испанской компанией Graphenano графенового аккумулятора удельная емкость составляет 1000 Вт*ч/кг при напряжении 2,3 В. Для сравнения у обычных литий-ионных аккумуляторов этот показатель приблизительно равен 200 Вт*ч/кг. Подобная стокилограммовая графеновая батарея обеспечивает пробег в 800 (!) км.
Согласно расчетам специалистов Graphenano, электромобиль Renault Zoe, оснащенный графен-полимерным аккумулятором, сможет проехать без подзарядки 637 (вместо 210 км с литий-ионным аккумулятором), Tesla Model S – 1013 вместо 334 км.
Для зарядки литий-ионных батарей электромобиля среднего класса (около 50 кВт) требуется около получаса, графеновые батареи можно зарядить всего за 8 минут. Другой вопрос, что для этого необходима очень мощная зарядная станция.
Вот теперь производители бензиновых двигателей точно напряглись! Малый пробег и длительный процесс заряд отпугивал потенциальных покупателей электрокаров. В ближайшие несколько лет ситуация может кардинально измениться.
«Графен имеет потенциал, чтобы организовать революцию в целых отраслях промышленности, в том числе за счет миниатюрных, но мощных элементов автономного питания».
Китайцы уже все поняли
Согласно проекту китайской Национальной комиссии по развитию и реформам страны, производство электромобилей объявлено «стратегической отраслью». Спрашивается, причем тут вообще китайцы?
Озвученное выше серийное производство графеновых батарей Graphenano началось с участием китайских инвесторов, 10 процентов доли испанской компании принадлежит китайской компании Chint. Производство получило 30 млн евро инвестиций для установки оборудования и найма сотрудников. Позднее руководство Chint планирует инвестировать еще 350 млн евро в строительство второго завода. Серьезный подход!
Самое главное, в настоящее время 70% мирового производства чистого графита (из которого, собственно и получают графен) сосредоточено в Китае, примерно 12% в Индии, 7% – в Бразилии. Кое-кто серьезно контролирует ситуацию.
Что еще почитать по теме:
Будущее уже рядом
Буквально на днях малоизвестная китайская (а вы сомневались?) фирма WPG анонсировала производство двух инновационных внешних аккумуляторов на основе графена. Для зарядки портативной батареи WPG Graphene на 5000 мА·ч понадобится всего 10 минут!
Сбор средств на производство иновационных батарей осуществлялся через краудфандинговой площадку Jingdong. За короткий срок разработчикам удалось собрать сумму в два раза превышающую необходимую, то есть более 200 000 юаней ($29 000) при необходимом уровне в 100 000 юаней ($14 600).
Дойдут ли анонсированные устройства до продаж, конечно, еще неизвестно. Знаем мы эти проекты на краудфандинговых площадках, особенно китайских. По слухам, подобные графиновые аккумуляторы смогли создать и специалисты лаборатории Watt Laboratory, принадлежащей Huawei.
Это громкий звонок о том, что графен уже добрался до мобильного рынка. Вопрос в том, кто первый обкатает технологию на своих смартфонах. Ждать осталось недолго.
(2 голосов, общий рейтинг: 4.00 из 5)
42 комментариев
Форум →Батарея 100кг будет иметь емкость 100кВтЧ
Для зарядки её за 10мин потребуется ток до 600кВтЧ … теперь самым тяжелым элементом станет выпрямитель … и его придется выносить в зарядную станцию чтоб заряжать уже постоянным током
@Pavel Loskutov, 600кВтЧ это порядка 3000А для напряжения 220В
На деревню обычно ставят трансформатор 100А
Так что варинт заряда на понижающей ТП отпадает … разве что поблизости от понижайки 110->10КВ
5Ач*2.3В=11Вт
Для зарядки за 10мин потребуется мощность от 66вт
На фотке блок питания максимум на 10вт :)
@Pavel Loskutov, Мне больше интересно, как они автомобильную батарею хотят так быстро заряжать) Что за технология.
@Юрий Андреев, на самом деле помимо стандартных токов зарядки в 1.5С есть модели и 3 и даже 5С… но там надо очень следить на температурой – дойдет до 65^С в момент зарядки – на помойку.
Очевидно, надеясь заряжать током в 6С там уже решен вопрос либо теплоотвода, либо кпд аккумулятора так высок, что в процессе работы почти не теряется в тепло. Это как переход с 50нм на 20нм в просессорах с понижением тепловыделения.
@Юрий Андреев, мне кстати пришла в голову одна мысль – поднять напряжение автомобильной батареи с 400 до 10’000 вольт – как раз опять укладываемся в 4000 пальчиков … чем больше напряжение тем меньше потерь.
Снизившуюся емкость компенсировать инвертором в пульсирующихем режиме … интересно, хватит ли емкости 4кВтЧ для моторов? А мощности?
Вот еще пробой изоляции пугает, не говоря уж о риске замыкания такой батарейки.
Но ниче – троллейбусы то хавают 3500В
Но это точно позволит заряжать без проблем просто подключившись к линии 10кВ (входит в каждый последний трансформатор).
Ну или хотя бы от тяговых подстанций – там в разы меньше 10кВ
@Pavel Loskutov, “Но ниче – троллейбусы то хавают 3500В”
Откуда? Стандартное напряжение на шинах ТП троллейбусной и трамвайной сетей со времен СССР – 600…750 В.
ГОСТ 6962—75
@korn64, да, пардон, думал об одном а вспомнил ЖД
@Pavel Loskutov, забавно представить себе температуру батарейки мобильника/банка , когда на неё подадут 100Вт … если только у неё не КПД зарядки 99.999%
Скоро Самсунги с графеновыми аккумуляторами начнут бомбардировщиками на неугодные города сбрасывать, или межконтинентальными ракетоносителями запускать, если технология совсем уж пи*датой окажется (в рамках Самсунга пи*датость измеряется радиусом поражения).
Если серьёзно и по теме, то давно жду прогресса в данной области. Нынешние аккумуляторы – основная слабость любой современной техники. Надеюсь это оно.
@Arthouse, не думаю что вам дадут батарейку на 50ч вместо 10ч в мобилку … скорее всего сделают аккумулятор на 3мм тоньше и опять зажмут до 10ч работы.
@Pavel Loskutov, мне и не нужно от телефона 50 часов работы, я спокойно ставлю его на зарядку каждую ночь. Вот только сейчас его ещё и в течение дня приходится заряжать в машине при использовании навигатора, т.к. в таком режиме без подзарядки его вряд ли хватит до вечера.
В данный момент даже при простом просмотре видео на YouTube за полтора-два часа на телефоне остаётся всего половина, и это на 7 Plus. Что там у маленьких айфонов я даже представить боюсь, благо уже год как пересел на Плюсы, с автономностью стало полегче, но до использования в течение дня в любых режимах и уверенности в том что до вечера о зарядке можно не беспокоиться ещё далеко.
Я конечно не против чтобы телефон нужно было заряжать раз в неделю/месяц/год, но о таком речи пока не идёт. Хотя бы полный рабочий день в режиме навигатора/видео/игр, чтобы был какой-то запас автономности, а не только мессенджеры и браузер с музыкой, а шаг влево-вправо — расстрел/зарядка.
@Arthouse, ну, про часы я условно сказал.
Вот iPad мини мне как раз хватает на 10-12ч постоянного использования плюс столько же ожидания (видео жрет не больше чем брожение по инету)
В минике стоит батарейка 5Ач*3.8В=20Вт
В пятом айфоне батарейка 1.5А*3.8=6Вт
Разница в 4 раза.
Согласен – если увеличить емкость в 4-5 раз, то беспокоиться о зарядке до конца дня вообще не придется.
P.S. Если айфоном почти не пользоваться (максимум пара часов в сутки), то без сберегайки у меня выходило 8ч работы плюс 70ч ожидания – это трое суток для iPhone SE !!!
Увеличить это время в 4-5 раз в тех же габаритах , может получиться до 300ч ожидания (более 10дн).
Ыыыы
@Pavel Loskutov, у меня даже на iPad Pro 12.9 (10307 мАч) за какие-то полтора часа разговора в Skype батарея сжиралась десятками процентов (в цифрах не вспомню, но тоже ближе к половине).
Тут же чем больше аккумулятор, тем больше и экран (основной источник потребления), поэтому у всех устройств примерно одинаковое время работы. Когда экраны будут менее прожорливыми, а аккумуляторы более ёмкими, автономность сразу заметно улучшится.
В iPhone обещают OLED (потребляет меньше энергии) – уже хорошо. Осталось обкатать эти новые аккумуляторы…
@Pavel Loskutov, вот не понимаю я показатель в режиме ожидания) Зачем телефон нужен, если им не пользоваться? А так согласен с Arthouse. Хотя бы день телефон должен держать при условии использования на всю катушку, хотя это совсем невыгодно производителям аксов. Но если сделают такой аккум – это будет прорыв.
@iRomanGlazov, ну, я вот дома телефоном почти не пользуюсь – iPad под рукой – удобнее.
Потому его и хватеет на несколько дней умеренного использования.
А вот если вне дома, и не в машине – конечно тут только iPhone – не могу не согласиться с желанием увеличить батарейку.
Надеюсь Кук это сейчас читает.
Как это нефтяники профукали такое?
Или пропустили это, чтоб спрятать что то посерьёзнее..?
@vetok, Тише, тише… Пусть они ничего не знают. Задолбала уже эта нефть, одни проблемы от неё
Если все сделают, как тут написанно, то для мобильных устройств это следующий шаг, а вот машины… нереал… где столько электричества взять?!) если только клипать АЭС повсюду)
@Gordasha, ночью надо заряжать когда избыток мощности.
@Alex318i, это сейчас актуально заряжать ночью, потому что долго.
Если зарядка будет не дольше бензиновой, то ночью не интересно ездить на заправку/зарядку. Разве что проьок меньше, но будет риск встать в очередь из таких ждунов.
А владельцам теслы даже не интересно будет двкратное снижение тарифа после 23ч
@Pavel Loskutov, так дома Теслу заряжают. :) Она ж не для нищебродов без гаражей.
@Gordasha, если заряжаться от тяговых подстанций на ЖД , то один электровоз может потреблять порядка 3500квтЧ , что в разы больще тока зарядки одной тэслы.
Так что не думаю что отбор мощности на одну зарядку сильно нагрузит ТТП … в крайнем случае ввести управление ограничением по току – чтоб в пиковые моменты (когда одновременно трогаются три электрички или товарняк идет на подъем) приглушать дармоедов :)
@Pavel Loskutov, прогуливали в школе уроки физики?
то сила тока у вас в кВтчасах, то электровоз квтЧасы потребляет. двойка однако.
@pavelvo, я виоде нигде не писал что кВтЧ это именно ток.
И электровоз создает ток потребляя мощность (кВтЧ)!
Учитывая то, что это прямозависимые величины (особенно в пределах одного напряжения) – вообще не вижу причин возмущаться …
@Pavel Loskutov,
кВтЧ это не мощность, мощность измеряется в кВт, а работа/потребляемая энергия есть мощность умноженная на время – кВтЧ
@bladeich, я что, где то назвал мощность потребителя в кВтЧ?
Учитывая то, чо мы сейчас обсуждаем не работу а потребление, то умнее считать ватты в вольтамперах, что как раз и характеризует мощность.
@Pavel Loskutov,
Цитирую Ваш пассаж
“И электровоз создает ток потребляя мощность (кВтЧ)!”
@bladeich, изначально речь шла о токе с источника.
Разве в результате потребления мощностью не возникает ток?!?
@Pavel Loskutov, вы пишите мощность и указываете в скобках “квтч” – что есть чушь. Удачи. И вообще много интересного аля электровоз создает ток. Он его не создает, а потребляет. МЭД может конечно быть в принципе генератором, но это обратная ситуация, где на вал/редуктор будет подаваться энергия его вращая (обратный привод)
@bladeich, создается ток в результате возникновения в цепи с напряжением сопротивления!!!
Я не говорил в какую сторону течет ток, и кто его создает (может соседний электровоз на рекуперации).
Но в результате преобразования мощности в цепи возникает ток , который “возникнул” создался потребителем.
Ток в данном понятии возникает в проводнике и генерируется источником, а не течет в ТУ или иную сторону!!!
Давайте сейчас еще придраться к словам “солнце светит” или “горит красный свет” или “тепловоз гудит”.
Я так и не понял к чему ваши наезды …
@Pavel Loskutov, Это из вашего первого коммента: потребуется ток до 600кВтЧ
И электровоз не создает ток потребляя мощность. СОЗДАЕТ ток источник а не потребитель! Ну разве что в режиме торможения двигателем он ток создаст, но вы не об этом писали.
Не стоит демонстрировать полное непонимание базовых физических принципов и при этом еще в чем то убеждать людей.
@pavelvo, создание тока это не генерация а возникновение тока в проводнике или на источнике в результате приложения сопротивления (потребления где то энергии мощностью).
Не стоит придираться к словам. А то вы сейчас еще по орфографии и опечаткам моим пойдете.
Если я где то перепутал что от чего зависит в цифрах – всем будет полезно увидеть ваши замечания.
@pavelvo, если я где то ошибся в расчетах – двойку мне по физике.
А если я названия привел к общепонятным или где то недописал какую то буковку с мобильника в 2 часа ночи – уж извиняйте.
Айфон за 10 минут заряжать мы будем еще очень не скоро. При всей перспективности, технология графеновых аккумуляторов еще очень сырая, чтобы ставить ее в такое массовое и надежное устройство, как айфон. На кону огромные репутационные риски. Эппл просто не рискнет пойти на такой шаг. Да ни кто бы не рискнул. В этом году точно. Минимум в следующем, когда уже будет много проверенных образцов, и то, думаю, вряд ли.
Пока это всё сотрясание воздуха. Каждый год обещают одно и то же.
Офф: кто заказывал на офсайте наушники эирподс недавно – неужели реально доставка только на конец марта? Жуть!
>Скоро мы будем заряжать iPhone всего за 10 минут
>Рано или поздно найдут самый лучший вариант.
Все как обычно на Айфонсру: дилетанты (без негатива) пишут претенциозные заголовки.
@dontforgettheampersand, Что нагуглили то и скопировали. )
Спасибо за статью!
Наберите в яндексе “быстрозаряжающиеся аккумуляторы” и вы поймёте что будущее уже давно должно было наступить.
Если айфон будет заряжаться за 10 минут то сечение кабеля для зарядки будет не менее 2,5 мм и разъем для подклбчения должен быть увеличен раза в 3. Физику не обманешь, да и не дай бог вам схватиться за разъем подключения голыми руками или попасть капле воды.
Нашли орфографическую ошибку в новости?
Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter.На Mac появляется ошибка «На компьютере недостаточно памяти». Что делать?
Как увеличить размер шрифта на iPhone
Как на iPhone настроить разную громкость для каждого профиля Фокусирования
Какие модели iPhone и iPad поддерживают eSIM
Почему не все беспроводные зарядки заряжают Apple Watch
Не получается оплатить покупку через Apple Pay
iPhone не видит обновления
Что выбрать: MacBook или Xiaomi Mi Notebook