باتری های گرافینی و اهمیت آن ها

باتری های گوشی های هوشمند امروزه پیشرفت چشمگیری داشتند. اما چیزی که علاقه مندان این دسته برایشان مهم است عمر بیشتر باتری های گوشی است. این یک چیز شگفت انگیز است که با یک بار شارژ کردن گوشی خود ، 2 تا 3 روز نیازی به شارژ کردن مجدد نباشد.  حال فکر کنید که تا یک هفته شارژ نگه دارد!

باتری های گرافینی در دستگاه‌های ما مورد استفاده قرار نمی‌گیرند؛ اما خوشبختانه فناوری مربوطه در حال پیشرفت است. در آینده، باتری‌های گرافینی ممکن است جایگزین باتری‌ های  در حال حاضر موجود در دنیا شوند؛ باتری‌های که دنیای فناوری شدیدا به آن‌ها وابسته است.

در حال حاضر باتری های گرافینی در حال پیشرفت هستند اما میتوان مطمئن بود که به زودی این مسیر به پایان خواهد رسید و این باتری مورد استفاده قرار خواهد گرفت. 

در این مقاله قصد داریم به بررسی این باتری بپردازیم.

باتری گرافینی چیست؟

قبل از این که راجع به باتری های گرافینی صحبت کنیم ، بهتر است ابتدا در رابطه با خود گرافین صحبت کنیم و نحوه عملکرد آن را بیان کنیم. به طور مختصر گرافین از اتم های کربن تشکیل شده است که آرایش شش ضلعی دارد. آن‌چه موجب خاص بودن گرافین می‌شود این است که ضخامت هر لایه‌ی گرافین معادل یک اتم است. به‌عبارتی، یک ورقه‌ی گرافین را می‌توان ورقه‌ای دوبعدی به‌ حساب آورد که این ورقه های دو بعدی ویژگی های بی نظیری را ایجاد میکردند که شامل رسانایی الکتریکی و گرمایی عالی ، استحکام و انعطاف پذیری و سبک بودن است. ویژگی جالب آن هم رسانایی آن است که در این موضوع حتی از مس که رساناترین فلز است بهتر عمل می کند.

یکی از ویژگی های برتر باتری های گرافینی ، استفاده آن به عنوان یک ابر خازن است. ابر خازن‌ ها همانند سایر باتری‌ها، انرژی را در خود ذخیره می کنند؛ اما سرعت شارژ و تخلیه‌ی انرژی در این ابزارها فوق‌العاده بالا است. اما مشکلی که موجود است هزینه بالا تولید گرافین و تولید فراوان لایه های نازک گرافین برای استفاده در باتری ها است. 

گرافین یا لیتیوم-یونی؟

باتری های گرافینی و لیتیوم-یونی ، از دو سطح رسانا استفاده میکنند که با موادی متخلخل پوشانده شده است و در محلولی الکترولیت قرار گرفته اند. باتری های گرافینی رسانایی الکتریکی فوق العاده بالاتری از باتری های لیتیوم-یونی دارند. این مسئله رسانایی الکتریکی امکان شارژ سریع‌تر و ارائه‌ی جریان بالاتر را در اختیار باتری‌های گرافینی قرار می‌دهد. این ویژگی فوق العاده برای باتری های موجود در خودرو ها و انتقال سریع شارژ از دستگاهی به دستگاه دیگر بسیار مفید است. رسانایی گرمایی بالاتر نیز امکان فعالیت در دمای پایین‌تر را به‌این باتری‌ها می‌دهد؛ علاوه‌بر این، در تلفن‌های همراه که فضای محدودی دارند، فعالیت در دمای پایین‌ تر موجب افزایش عمر باتری می‌شود.

باتری های گرافینی دارای وزن و ضخامت به مراتب کمتری نسبت به باتری های لیتیوم-یونی دارد. باتری‌های لیتیوم-یونی در ازای هر کیلوگرم ۱۸۰ وات در ساعت انرژی را در خود ذخیره می‌کنند؛ اما این نسبت برای باتری‌های گرافینی به ۱۰۰۰ وات در ساعت به‌ازای هر کیلوگرم می‌رسد.

از دیگر ویژگی که بسیار هم اهمیت دارد امنیت بالای این باتری های گرافینی است. البته باتری های لیتیوم-یونی ، جز مواردی خاص ، از امنیت خوبی برخوردار بوده اند. گرمای بیش از اندازه ، شارژ کردن بیش از حد و سوراخ شدن باتری موجب از بین رفتن تعادل شیمیایی و درنتیجه آتش سوزی می شود.اما در طرف مقابل گرافین پایدارتر ، انعطاف‌پذیرتر و مستحکم‌تر است و مقاومت بیشتری در مقابل مشکلات یاد شده دارد.

باتری های گرافینی در گوشی های هوشمند

گوشی های هوشمندی که در آینده از باتری های گرافینی بهره ببرند ، از مزایایی که یاد شد بهره خواهند برد. زمان شارژ کمتر و دوام شارژ طولانی مدت را خواهد داشت ، همچنین سبک و باریک بودن دستگاه ها از نتایج آن است. البته که ظرفیت باتری‌های گرافینی، در مقایسه با نمونه‌های لیتیوم-یونی با اندازه‌ی مشابه، ۶۰ درصد بیشتر خواهد بود و به‌واسطه‌ی دفع بهتر حرارت که موجب خنک ماندن دستگاه می‌شود، عمر گوشی‌ها نیز بیشتر می‌شود.

دیگر لازم نخواهد بود تا پس از مدتی ، هزینه‌ی بالایی برای تعویض باتری پرداخت کنید و کارایی دستگاه‌ها پس از گذشت زمان کاهش پیدا نمی‌کند.

به لطف باتری های گرافینی ، محصولات الکترونیکی فعلی ظرفیت بیشتری را خواهند داشت. باتری‌هایی که از انتقال جریان بیشتر پشتیبانی می‌کنند، امکان شارژ بسیار سریع‌تر را هم فراهم می‌کنند. در نتیجه،  می‌توان با سرعت بالا نیرو را از دستگاهی به دستگاه دیگر منتقل کرد.

اگرچه چندین سال تا آماده شدن باتری های گرافینی برای گوشی های موبایل فاصله داریم اما این نو آوری میتواند تاثیری دو چندان بر آینده باتری ها و استفاده کاربران داشته باشد.