Las baterías están en el centro de nuestras tecnologías diarias más importantes. Su teléfono, su computadora portátil y, eventualmente, su automóvil y su hogar, dependen del almacenamiento de energía en baterías. La tecnología de baterías actual es excelente, pero las baterías de grafeno podrían solucionar sus deficiencias.
¿Qué es exactamente el grafeno?
Es muy probable que hayas oído hablar del grafeno en los medios antes. Cada pocos años hay predicciones impresionantes sobre cómo este maravilloso material transformará varias tecnologías. Lo que quizás no sepas es que el grafeno es solo carbono. Lo mismo en lo que se basa la vida en la Tierra y es un elemento increíblemente abundante en la Tierra.
El grafeno es una red cristalina de grafito de un átomo de espesor, que es esencialmente carbono cristalino. Esto suena como algo increíblemente sofisticado, pero puedes hacer escamas de grafeno con un lápiz y un poco de cinta adhesiva. El Premio Nobel Sin embargo, por ello ya ha sido concedido.
El grafeno tiene varias propiedades que lo hacen muy interesante como parte potencial de la tecnología futura. Tiene alta conductividad térmica y eléctrica. Entonces, si desea mover electricidad o calor con alta eficiencia, es una opción prometedora.
El grafeno también exhibe un alto nivel de dureza y resistencia. Es muy flexible y elástico. También es transparente y puede usarse para generar electricidad a partir de la luz solar.
El grafeno es difícil de producir en masa
Todo esto suena maravilloso, pero hay un gran obstáculo. Aunque es trivial crear escamas de grafeno o pequeñas láminas para la investigación en un laboratorio, la producción en masa está resultando difícil. Si no fuera por los desafíos que implica producir en masa este nanomaterial de manera confiable, ya habría estado presente en los productos hace mucho tiempo.
La buena noticia es que existen varias vías prometedoras para la producción en masa que podrían abaratar el grafeno lo suficiente como para llegar al mercado masivo. Fibra con infusión de grafenoAhora se puede fabricar en cantidades razonables. El grafeno también se puede producir utilizando disolventes, aunque estos son muy tóxicos. Los investigadores han estado investigando disolventes más seguros y eso también parece prometedor.
Actualmente, el grafeno se produce a menudo mediante deposición química de vapor. Aquí el grafeno se forma como una capa sobre un material de sustrato. El problema con esto es que la tasa de defectos en el grafeno es alta. Una nueva investigación que utiliza líquido (con su superficie perfectamente plana) como sustrato podría resolver el problema de la tasa de defectos. Entonces, suponiendo que eventualmente logremos la producción en masa de grafeno, ¿por qué lo queremos en las baterías?
Las baterías de iones de litio tienen problemas que el grafeno no tiene
Las baterías de litio son las baterías con mayor densidad de energía que se pueden encontrar en la electrónica de consumo. Hacen posibles dispositivos como teléfonos inteligentes, drones y coches eléctricos. Sin embargo, el litio. Las baterías son volátiles y necesitan amplios circuitos de seguridad para mantenerlas estables.
También se degradan con cada recarga, hay un límite en la cantidad de energía que pueden entregar a la vez y deben cargarse lentamente para que la batería no se sobrecaliente y explote.
Las baterías mejoradas con grafeno pueden solucionar o mitigar muchos de estos problemas. Agregar grafeno a las baterías de litio actuales puede aumentar drásticamente su capacidad, ayudarlas a cargarse de forma rápida y segura y hacer que duren mucho más antes de que sea necesario reemplazarlas.
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Las baterías de estado sólido no tienen electrolito líquido. Esa es la sustancia que se encuentra entre los dos terminales de una batería y almacena la energía química que se convierte en corriente eléctrica. La creación de grandes baterías prácticas de estado sólido para uso comercial sigue siendo un objetivo de investigación en curso, pero el grafeno podría ser el candidato adecuado para hacer de las baterías de estado sólido una realidad del mercado masivo.
En una batería de estado sólido de grafeno, se mezcla con cerámica o plástico para agregar conductividad a lo que normalmente es un material no conductor. Por ejemplo, los científicos han creado un Prototipo de batería de estado sólido de cerámica y grafeno. ese podría ser el modelo para alternativas seguras y de carga rápida a las baterías de iones de litio con electrolitos líquidos volátiles.
Baterías de grafeno que puedes comprar (más o menos)
Las baterías de grafeno suenan increíbles, como algo de ciencia ficción. La buena noticia es que no es necesario esperar para experimentar los beneficios del grafeno. Aunque todavía faltan años para las baterías de grafeno de estado sólido, las baterías de litio mejoradas con grafeno ya están en el mercado.
Por ejemplo, puedes comprar uno de Las baterías Apollo de Elecjet, que cuentan con componentes de grafeno que ayudan a potenciar la batería de litio de su interior. El principal beneficio aquí es la velocidad de carga, ya que Elecjet afirma tener una carga de 25 minutos de vacío a lleno. Estas baterías sólo están ligeramente mejoradas con un poco de grafeno, pero su coste no es tan alto como para dejarlas fuera del alcance de los consumidores habituales.
En los próximos años, a medida que baje el coste de producción de grafeno, esperamos ver más dispositivos reforzar sus baterías de litio con este maravilloso material. Un día cercano, quizás las baterías de grafeno de estado sólido se conviertan en la próxima gran revolución en el almacenamiento de energía.
