ما هي بطارية الجرافين؟

ما هي بطارية الجرافين؟



تعد بطارية الجرافين بمثابة آفاق تطوير جديدة لبطارية الليثيوم. لقد كانت تكنولوجيا بطاريات الجرافين دائمًا محور اهتمامنا.






مزايا الجرافين في بطارية الليثيوم



ويلعب الجرافين دورًا في تعزيز تبديد الحرارة في بطارية الليثيوم، بدلاً من إضافة الجرافين إلى الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة لبطارية الليثيوم. ولذلك، فإن الجرافين الموجود في البطارية لن يزيد من معدل الشحن والتفريغ، ولا يزيد من كثافة الطاقة، ولا يحسن الموصلية. إنها بطارية ليثيوم. على سبيل المثال، أنتجت شركة هواوي بطارية ليثيوم ذات أداء أفضل في تبديد الحرارة. طبقة الجرافين تحقق تبديد الحرارة.





لماذا يجب أن تعمل بطاريات الليثيوم على تعزيز تبديد الحرارة؟



هل سيتم تعزيز تبديد الحرارة عندما تكون شريحة الهاتف المحمول محملة بالكامل؟ لا، ما هي درجة حرارة الهاتف المحمول؟ يمثل وقت تشغيل التحميل الكامل لشريحة الهاتف المحمول أقل من 1% من وقت استخدام الهاتف المحمول. تعتبر الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية المدنية الأخرى تطبيقات نموذجية في درجات حرارة منخفضة، ولا تحتاج بطاريات الليثيوم العادية إلى تحسين إضافي. ومع ذلك، فإن درجة الحرارة في بعض الأماكن مرتفعة للغاية. على سبيل المثال، تتمتع إحدى المحطات الأساسية القريبة من خط الاستواء ببيئة عمل بطارية احتياطية تصل درجة حرارتها إلى 50 درجة مئوية. وبالنسبة لبطاريات الليثيوم العادية، تكون درجة الحرارة هذه على وشك الانهيار. في الماضي، كانت البطاريات ذات السعة الأكبر على فروة الرأس فقط هي التي يمكنها تلبية متطلبات دورات الشحن والتفريغ. تأثير درجة الحرارة على البطارية هو بشكل أساسي تسريع تبخر الماء في المنحل بالكهرباء. في بطارية هواوي هذه، تتم إزالة الماء بالكامل من تركيبة الإلكتروليت ويتم استخدام طبقة من الجرافين لتبديد الحرارة. من الأسهل إخراج الحرارة المتولدة عند شحن البطارية وتفريغها. وتوفر هواوي مجموعة من بيانات الأداء، أي أنه بعد 2000 دورة من الشحن والتفريغ عند 60 درجة مئوية، تظل السعة عند 70%، ويكون فقدان السعة أقل من 13% بعد 200 يوم من التخزين عند 60 درجة مئوية.





آفاق تطوير بطارية الجرافين



قد لا تكون هذه البيانات معروفة للأشخاص العاملين في صناعة بطاريات الليثيوم. إذا وضعنا بطاريات الهاتف المحمول العادية في درجة الحرارة المحيطة هذه، أي 60 درجة مئوية، فإن معظم البطاريات لن تعمل بشكل صحيح. نظرًا لأن معظم بطاريات الليثيوم الخاصة بالهواتف المحمولة عبارة عن مواد ثلاثية ذات كثافة طاقة عالية، فهي غير مناسبة للعمل في درجات حرارة عالية. وتوجد بطارية ليثيوم فوسفات الحديد يمكنها العمل في درجات حرارة عالية، ولكن نادراً ما يحدث هذا في بطاريات الهواتف المحمولة. وبطارية ليثيوم فوسفات الحديد هي أيضًا بطارية ذات دورات عديدة. على سبيل المثال، يمكن شحن وتفريغ بطارية الليثيوم 2500 مرة في المتوسط، وستنخفض إلى 300 مرة عند 60 درجة مئوية. كما يمكن لشركة هواوي صيانتها 2000 مرة. بالإضافة إلى ذلك، ستتسبب البطارية في فقدان الإلكتروليت عند درجة حرارة عالية. بشكل عام، يتم تخزين فوسفات حديد الليثيوم عند درجة حرارة 60 درجة مئوية لمدة 7 أشهر مع فقدان القدرة بنسبة 40% - 50%. وهذا ليس مفاجئا، لكن هواوي خسرت 13% فقط.





التطبيق: نظرًا لأن بطارية الجرافين تتميز بخصائص الموصلية العالية والقوة العالية والرقيقة جدًا والرفيعة للغاية، فضلاً عن تحسين الأداء العالي جدًا عند درجات الحرارة المرتفعة، لا يمكن استخدام بطارية الجرافين فقط في المحطات الأساسية، ولكن أيضًا في التطبيقات المحتملة. مجالات مثل المركبات الجوية بدون طيار أو الصناعة العسكرية الفضائية أو مركبات الطاقة الجديدة، وستلعب أيضًا دورًا مهمًا.