Grafenförbättrade batterier: Framtiden är nu

Även om batteritekniken har utvecklats stegvis under de senaste åren, har den problem med att hålla jämna steg med kraven från moderna smartphones. Begränsningarna i utrymmet och komplikationerna med laddnings-/urladdningstoleranser gör för närvarande de små datorer vi driver med Li-Ion-celler till en bekvämlighet som vi betalar för i form av korta flertimmars batteritid och långa laddningscykler. Under de senaste åren har dock framsteg inom grafentillverkningstekniken gett några av de första kommersiellt tillgängliga grafenförbättrade kraftbankerna, som lovar att ge åtminstone lite lättnad åt detta dilemma.

Vad grafen gör

Grafen är ett enatomslager av kol. Även om den är gjord av samma grejer som grafiten i blyertskärnor, eftersom den är så tunn att den bara upptar runt två dimensioner av utrymme, fungerar den också som en supraledare av elektricitet. Detta är mycket värdefullt eftersom de flesta material vi använder för att leda elektricitet har ett visst mått av motstånd, vilket tvingar oss att använda större volymer (t.ex. att göra tjockare kopparkablar för att driva ström med högre strömstyrka) eller andra kreativa lösningar (t.ex. stor kylfläns och luftkylningsenhet ovanpå ett kraftfullt chip) för att avleda värme.

Internt elektriskt motstånd är anledningen till att alla batterier har en viss ”dräneringsgräns” som de inte kan överträffa. Vissa mer avancerade enheter kan tömmas med upp till 20 ampere, vilket gör dem kapabla att ladda och ladda ur snabbt under ganska rejäla mängder stress, men du kommer alltid så småningom att träffa ett tak som gör det farligt eller omöjligt att klättra över.

Grafen ökar drastiskt detta tak till imponerande nivåer på grund av dess nästan fullständiga brist på inre motstånd. Eftersom den genererar väldigt lite värme och till och med avleder den värme som den tar emot mycket snabbt, kan flera lager av den över ett batteri göra den mycket mer motståndskraftig mot intensiva laddnings-/urladdningscykler.

I enklare termer betyder detta att du teoretiskt kan förbättra ett litiumjonbatteri med grafen för att göra det bekvämt att ladda och ladda ur med otroliga uteffekter som 60 watt eller så, och göra det utan att allvarligt påverka dess livslängd. Faktum är att om nuvarande påståenden är sanna, kan grafen till och med göra batterier kapabla att genomgå många fler laddningscykler under sin livslängd än vad de gör för närvarande.

Vad grafen inte kan göra

Grafen är en väldigt enkel one-trick ponny. Vi är bara riktigt fascinerade av materialet eftersom det kan leda elektricitet mycket mer effektivt än andra supraledare som vi har använt tidigare. Den är gjord av ett mycket vanligt element som finns i universum och kräver inte intensiv utvinning av värdefulla resurser. Enhetsbatteriteknik har dock flera krav som för närvarande sätter påfrestningar på tillverkarna.

För det första lider de flesta avancerade bärbara enheter som vi använder idag som smartphones, surfplattor och bärbara datorer av ett kapacitetsproblem. Det finns bara så mycket användning som du kan klämma ur ett litiumjonbatteri, och grafen gör ingenting för att lösa det.

Lyckligtvis blir kapaciteten inte så mycket problem på grund av grafens förmåga att hjälpa batterier att suga upp enorma mängder kraft, vilket gör laddningscykeln mycket kortare och därför mindre smärtsam för intensiv användning.

Kan du få grafenförbättrade batterier nu?

Från och med början av 2020 när detta publiceras är ett fåtal företag banbrytande med grafenförbättrade kraftbanker. Bland dessa finns Elecjets Apollo Traveller och Real Graphenes G-Pro eller G-Max powerbanks, med en kapacitet på från 5 000 till 20 000 mAh.

För närvarande kan vi inte hitta några kommersiellt tillgängliga smartphones med grafenförbättrade batterier, vilket innebär att dessa kraftbanker är begränsade till att bara ladda sig själva snabbt. De kommer dock inte att leverera samma ström till smartphones eftersom ett normalt batteri skulle skadas av en laddningscykel som sker vid 60 eller så watt. Alla dessa powerbanks kan laddas på mindre än en timme, vilket är imponerande med tanke på hur mycket kapacitet de kan hålla.

I framtiden kanske telefontillverkare kommer att lägga märke till dessa produkter och börja tillverka enheter som kan nå liknande nivåer av ström under en laddning utan att orsaka skada. För tillfället kommer de förmodligen att ta små steg i den riktningen.