Будет ли графен использоваться в электромобилях (EV)?

Jul 07, 2023

Что такое Графен? Графен — это двумерный материал, состоящий из одной плоскости атомов с необычными свойствами. В отличие от других слоистых материалов, графен состоит из атомов, расположенных в одной плоскости, что делает его поистине двумерным материалом. Когда эти двумерные слои укладываются в несколько слоев, образуется графит.

Толщина может варьироваться в зависимости от таких факторов, как укладка и взаимодействие с подложками. Механическое поведение графена определяется его физическими размерами и модулями упругости, которые обычно измеряются и характеризуются различными экспериментальными и теоретическими методами.

Графен для хранения энергииБольшая площадь поверхности графена позволяет использовать большее количество активных центров, способствуя более сильным электрохимическим реакциям и увеличивая емкость хранения энергии в графеновых батареях для электромобилей.

Материалы на основе графена для гибких графеновых аккумуляторов для электромобилей В исследовании 2019 года обсуждается использование материалов на основе графена для изготовления гибких батарей. В этом исследовании исследуются различные макроскопические структуры графена, включая волокна, пленки и аэрогели. Графеновые пленки демонстрируют гибкость и используются в качестве токосъемников в литий-ионных батареях (LIB), увеличивая плотность энергии и продлевая срок службы.

Трехмерные (3D) графеновые структуры, такие как гидрогели и аэрогели, имеют большую площадь поверхности и высокую пористость, что увеличивает загрузку активного материала и доступность электролита. Электроды на основе графена перспективны для использования в ЛИА, натрий-ионных батареях (SIB), мультивалентных металл-ионных батареях (ZIB, AIB) и литий-серных батареях (Li-S батареях).

Гибкие графеновые электроды обладают превосходной механической стабильностью, высокой емкостью, производительностью и сроком службы, что делает их пригодными для различных применений в гибких системах хранения энергии. Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации и разработки гибких анодов для Li-S аккумуляторов.

Архитектура на основе графена с углеродными нановолокнами и нанохлопьями дисульфида молибдена (MoS2) Натрий-ионные аккумуляторы сталкиваются с проблемами долгосрочной стабильности и высокой производительности. Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи в исследовании 2019 года разработали архитектуру на основе графена с вертикально проникающими углеродными нановолокнами (CNF) и выращенными на месте нанохлопьями дисульфида молибдена (MoS2). Эта взаимопроникающая структура графена повышает механическую целостность и электропроводность.

Полученная батарея демонстрирует выдающиеся электрохимические характеристики, в том числе удельную емкость 598 мАч/г, долговременную циклическую стабильность до 1000 циклов и отличные характеристики скорости даже при высоких плотностях тока. Большая площадь поверхности, высокая проводимость и механическая прочность графена делают его идеальным углеродным материалом для аккумуляторов. Уникальная архитектура взаимопроникновенного графена CNF с MoS2 открывает перспективы для разработки высокопроизводительных натрий-ионных батарей с улучшенной стабильностью и производительностью.

Преимущества графеновых аккумуляторов для электромобилейГрафеновые аккумуляторы для электромобилей имеют множество преимуществ по сравнению с традиционными аккумуляторами, используемыми в электромобилях.

Быстрая зарядка Одной из основных проблем, связанных с традиционными батареями для электромобилей по сравнению с графеновыми батареями для электромобилей, является время, необходимое для зарядки этих батарей, поскольку для полной зарядки традиционным литий-ионным батареям требуется несколько часов, что ограничивает удобство и удобство использования электромобилей. Графеновые батареи для электромобилей предлагают решение этой проблемы, сокращая время зарядки за счет быстрого транспорта ионов через материалы электродов батареи. Исследователи ожидают, что с помощью графена вскоре можно будет заряжать электромобиль за считанные минуты, а не часы.

Тепловое рассеяниеУлучшенная теплопроводность графеновых аккумуляторов для электромобилей помогает более эффективно рассеивать тепло во время циклов зарядки и разрядки, снижая риск перегрева, повышая безопасность графеновых аккумуляторов для электромобилей, решая проблемы, связанные с возгоранием аккумуляторов, и обеспечивая надежную и безопасную систему хранения энергии.