கிராபெனின் மற்றும் பேட்டரிகள்

தேன்கூடு லட்டு வடிவத்தில் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்ட கார்பன் அணுக்களின் தாள் கிராபீன், எண்ணற்ற வியக்கத்தக்க பண்புக்கூறுகளின் காரணமாக "அதிசயப் பொருளாக" பெரிதும் அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. இது மின்சாரம் மற்றும் வெப்ப ஆற்றலின் சக்திவாய்ந்த கடத்தி, மிகவும் இலகுவான இரசாயன மந்தம் மற்றும் ஒரு பெரிய மேற்பரப்புடன் நெகிழ்வானது. பல பயன்பாடுகளுக்கு வரம்பற்ற சாத்தியக்கூறுகளுடன் இது சூழல் நட்பு மற்றும் நிலையானதாகக் கருதப்படுகிறது.

கிராபெனின் பேட்டரி நன்மைகள் படம்கிராபெனின் பேட்டரிகளின் நன்மைகள்

பேட்டரிகள் துறையில், வழக்கமான பேட்டரி எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் (மற்றும் வருங்கால பொருட்கள்) கிராபெனுடன் மேம்படுத்தப்படும் போது கணிசமாக மேம்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு கிராபெனின் பேட்டரி இலகுவாகவும், நீடித்ததாகவும், அதிக திறன் கொண்ட ஆற்றல் சேமிப்பிற்கு ஏற்றதாகவும் இருக்கும், அத்துடன் சார்ஜ் செய்யும் நேரத்தையும் குறைக்கும். இது பேட்டரியின் ஆயுளை நீட்டிக்கும், இது பொருளின் மீது பூசப்பட்ட கார்பனின் அளவுடன் எதிர்மறையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது கடத்துத்திறனை அடைய மின்முனைகளில் சேர்க்கப்படுகிறது, மேலும் வழக்கமான பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் கார்பனின் அளவு தேவையில்லாமல் கிராபெனின் கடத்துத்திறனை சேர்க்கிறது.

கிராபெனின் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் வடிவம் போன்ற பேட்டரி பண்புகளை பல்வேறு வழிகளில் மேம்படுத்த முடியும். லி-அயன் பேட்டரிகள் (மற்றும் பிற வகையான ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகள்) பேட்டரியின் அனோடில் கிராபெனை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலமும், பொருளின் கடத்துத்திறன் மற்றும் பெரிய மேற்பரப்புப் பகுதியின் பண்புகளை மூலதனமாக்குவதன் மூலமும், உருவவியல் தேர்வுமுறை மற்றும் செயல்திறனை அடைவதன் மூலம் மேம்படுத்தலாம்.

கலப்பினப் பொருட்களை உருவாக்குவது பேட்டரி மேம்பாட்டை அடைவதற்கும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பதும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளது. வெனடியம் ஆக்சைடின் ஒரு கலப்பினம் (VO2) மற்றும் கிராபென், எடுத்துக்காட்டாக, லி-அயன் கேத்தோட்களில் பயன்படுத்தப்படலாம் மற்றும் விரைவான சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றம் மற்றும் பெரிய சார்ஜ் சுழற்சி நீடித்துழைப்பை வழங்கலாம். இந்நிலையில் வி.ஓ2 உயர் ஆற்றல் திறனை வழங்குகிறது ஆனால் மோசமான மின் கடத்துத்திறனை வழங்குகிறது, இது VO ஐ இணைக்கும் ஒரு வகையான கட்டமைப்பு "முதுகெலும்பாக" கிராபெனைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் தீர்க்கப்படலாம்.2 - உயர் திறன் மற்றும் சிறந்த கடத்துத்திறன் இரண்டையும் கொண்ட ஒரு கலப்பினப் பொருளை உருவாக்குதல்.

மற்றொரு உதாரணம் எல்எஃப்பி (லித்தியம் அயர்ன் பாஸ்பேட்) பேட்டரிகள், இது ஒரு வகையான ரிச்சார்ஜபிள் லி-அயன் பேட்டரி. இது மற்ற லி-அயன் பேட்டரிகளை விட குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது (பேட்டரி மூலம் ஆற்றலை வழங்கக்கூடிய விகிதத்தின் குறிகாட்டி). கிராபெனின் மூலம் LFP கத்தோட்களை மேம்படுத்துவது பேட்டரிகள் இலகுவாகவும், Li-ion பேட்டரிகளை விட மிக வேகமாக சார்ஜ் செய்யவும் மற்றும் வழக்கமான LFP பேட்டரிகளை விட அதிக திறன் கொண்டதாகவும் இருக்க அனுமதித்தது.

பேட்டரி சந்தையில் புரட்சியை ஏற்படுத்துவதுடன், கிராபெனின் பேட்டரிகள் மற்றும் கிராபெனின் ஒருங்கிணைந்த பயன்பாடு சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் எலக்ட்ரிக் காரின் ஓட்டுநர் வரம்பு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் குறிப்பிட்ட கருத்து போன்ற அற்புதமான முடிவுகளை அளிக்க முடியும். கிராபெனின் பேட்டரிகள் இன்னும் பரவலான வணிகமயமாக்கலை அடையவில்லை என்றாலும், பேட்டரி முன்னேற்றங்கள் உலகம் முழுவதும் பதிவாகி வருகின்றன.

பேட்டரி அடிப்படைகள்

பேட்டரிகள் ஒரு மொபைல் சக்தி மூலமாக செயல்படுகின்றன, மின்சாரத்தால் இயக்கப்படும் சாதனங்கள் நேரடியாக ஒரு கடையில் செருகப்படாமல் வேலை செய்ய அனுமதிக்கிறது. பல வகையான பேட்டரிகள் இருந்தாலும், அவை செயல்படும் அடிப்படைக் கருத்து அப்படியே உள்ளது: ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மின்வேதியியல் செல்கள் சேமிக்கப்பட்ட இரசாயன ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. ஒரு பேட்டரி பொதுவாக உலோகம் அல்லது பிளாஸ்டிக் உறையால் ஆனது, அதில் நேர்மறை முனையம் (ஒரு நேர்மின்முனை), எதிர்மறை முனையம் (ஒரு கேத்தோடு) மற்றும் அயனிகள் அவற்றுக்கிடையே நகர அனுமதிக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் உள்ளன. ஒரு பிரிப்பான் (ஊடுருவக்கூடிய பாலிமெரிக் சவ்வு) மின்னோட்டத்தின் போது மின்னோட்டத்தை மூடுவதற்குத் தேவையான அயனி சார்ஜ் கேரியர்களின் போக்குவரத்துக்கு அனுமதிக்கும் அதே வேளையில் மின் ஷார்ட் சர்க்யூட்களைத் தடுக்க அனோட் மற்றும் கேத்தோடிற்கு இடையே ஒரு தடையை உருவாக்குகிறது. இறுதியாக, இணைக்கப்பட்ட சாதனத்தின் மூலம் பேட்டரிக்கு வெளியே சார்ஜ் நடத்துவதற்கு ஒரு சேகரிப்பான் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

பேட்டரி திட்டம் படம்

இரண்டு டெர்மினல்களுக்கு இடையிலான சுற்று முடிந்ததும், பேட்டரி தொடர்ச்சியான எதிர்வினைகள் மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. அனோட் ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினையை அனுபவிக்கிறது, இதில் எலக்ட்ரோலைட்டிலிருந்து இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அயனிகள் அனோடுடன் இணைந்து ஒரு கலவையை உருவாக்கி எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன. அதே நேரத்தில், கத்தோட் ஒரு குறைப்பு எதிர்வினை வழியாக செல்கிறது, இதில் கேத்தோடு பொருள், அயனிகள் மற்றும் இலவச எலக்ட்ரான்கள் சேர்மங்களாக இணைக்கப்படுகின்றன. எளிமையாகச் சொன்னால், அனோட் எதிர்வினை எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகிறது, அதே நேரத்தில் கேத்தோடில் உள்ள எதிர்வினை அவற்றை உறிஞ்சி அந்த செயல்முறையிலிருந்து மின்சாரம் தயாரிக்கப்படுகிறது. மின்முனைகள் எதிர்வினைகளை உருவாக்க தேவையான பொருள் தீர்ந்து போகும் வரை பேட்டரி தொடர்ந்து மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும்.

பேட்டரி வகைகள் மற்றும் பண்புகள்

பேட்டரிகள் இரண்டு முக்கிய வகைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளன: முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை. முதன்மை பேட்டரிகள் (செலவிடக்கூடியவை), ஒரு முறை பயன்படுத்தப்பட்டு, சார்ஜ் செய்யும் போது அவற்றில் உள்ள எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் மீளமுடியாமல் மாறுவதால் பயனற்றதாகிவிடும். பொதுவான எடுத்துக்காட்டுகள் துத்தநாக-கார்பன் பேட்டரி மற்றும் பொம்மைகள், ஒளிரும் விளக்குகள் மற்றும் பல சிறிய சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் அல்கலைன் பேட்டரி. இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகள் (ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடியவை), மின்முனைகளின் அசல் கலவை செயல்பாட்டை மீண்டும் பெற முடியும் என்பதால் பல முறை டிஸ்சார்ஜ் செய்யலாம் மற்றும் ரீசார்ஜ் செய்யலாம். எடுத்துக்காட்டுகளில் வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் லெட்-அமில பேட்டரிகள் மற்றும் கையடக்க மின்னணுவியலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் ஆகியவை அடங்கும்.

எண்ணற்ற பல்வேறு நோக்கங்களுக்காக பேட்டரிகள் பல்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகளில் வருகின்றன. பல்வேறு வகையான பேட்டரிகள் பல்வேறு நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளைக் காட்டுகின்றன. நிக்கல்-காட்மியம் (NiCd) பேட்டரிகள் ஆற்றல் அடர்த்தியில் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாகவே உள்ளன, மேலும் நீண்ட ஆயுள், அதிக டிஸ்சார்ஜ் விகிதம் மற்றும் சிக்கனமான விலை ஆகியவை முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை வீடியோ கேமராக்கள் மற்றும் பவர் டூல்களில் மற்ற பயன்பாடுகளில் காணப்படுகின்றன. NiCd பேட்டரிகள் நச்சு உலோகங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு பாதிப்பில்லாதவை. நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு பேட்டரிகள் NiCd பேட்டரிகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்டவை, ஆனால் குறுகிய சுழற்சி-வாழ்க்கை கொண்டவை. பயன்பாடுகளில் மொபைல் போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் அடங்கும். லீட்-ஆசிட் பேட்டரிகள் கனமானவை மற்றும் பெரிய ஆற்றல் பயன்பாடுகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, அங்கு எடை முக்கியமல்ல, ஆனால் பொருளாதார விலை. மருத்துவமனை உபகரணங்கள் மற்றும் அவசர விளக்குகள் போன்ற பயன்பாடுகளில் அவை பரவலாக உள்ளன.

லித்தியம்-அயன் (Li-ion) பேட்டரிகள் அதிக ஆற்றல் மற்றும் குறைந்த எடை முக்கியமான இடங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் தொழில்நுட்பம் உடையக்கூடியது மற்றும் பாதுகாப்பை உறுதிப்படுத்த பாதுகாப்பு சுற்று தேவைப்படுகிறது. பயன்பாடுகளில் செல்போன்கள் மற்றும் பல்வேறு வகையான கணினிகள் அடங்கும். லித்தியம் அயன் பாலிமர் (Li-ion polymer) பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் மொபைல் போன்களில் காணப்படுகின்றன. அவை இலகுரக மற்றும் லி-அயன் பேட்டரிகளை விட மெலிதான வடிவத்தை அனுபவிக்கின்றன. அவை பொதுவாக பாதுகாப்பானவை மற்றும் நீண்ட ஆயுளைக் கொண்டவை. இருப்பினும், லி-அயன் பேட்டரிகள் உற்பத்தி செய்வதற்கு மலிவானவை மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டிருப்பதால் அவை குறைவாகவே காணப்படுகின்றன.

பேட்டரிகள் மற்றும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்

அதிக அளவு ஆற்றலைச் சேமிக்கக்கூடிய சில வகையான பேட்டரிகள் இருந்தாலும், அவை மிகப் பெரியவை, கனமானவை மற்றும் மெதுவாக ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. மின்தேக்கிகள், மறுபுறம், விரைவாக சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்ய முடியும், ஆனால் பேட்டரியை விட மிகக் குறைந்த ஆற்றலைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன. இருப்பினும், இந்த பகுதியில் கிராபெனின் பயன்பாடு, அதிக கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற விகிதங்கள் மற்றும் பொருளாதார மலிவு ஆகியவற்றுடன் ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான அற்புதமான புதிய சாத்தியங்களை வழங்குகிறது. கிராபீன்-மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்திறன் அதன் மூலம் வழக்கமான வேறுபாடுகளை மங்கலாக்குகிறது சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மற்றும் பேட்டரிகள்.

பேட்டரிகள் மற்றும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் படம்கிராபெனின் பேட்டரிகள் பேட்டரிகள் மற்றும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் இரண்டின் நன்மைகளையும் இணைக்கின்றன

கிராபெனின் மேம்படுத்தப்பட்ட பேட்டரிகள் கிட்டத்தட்ட இங்கே உள்ளன

கிராபெனின் அடிப்படையிலான பேட்டரிகள் அற்புதமான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை இன்னும் வணிக ரீதியாக இன்னும் முழுமையாகக் கிடைக்காத நிலையில், R&D தீவிரமானது மற்றும் எதிர்காலத்தில் முடிவுகளைத் தரும் என்று நம்புகிறோம். உலகெங்கிலும் உள்ள நிறுவனங்கள் (Samsung, Huawei மற்றும் பிற) பல்வேறு வகையான கிராபெனின் மேம்படுத்தப்பட்ட பேட்டரிகளை உருவாக்கி வருகின்றன, அவற்றில் சில இப்போது சந்தையில் நுழைகின்றன. முக்கிய பயன்பாடுகள் மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் மொபைல் சாதனங்களில் உள்ளன.

சில பேட்டரிகள் கிராபெனை புற வழிகளில் பயன்படுத்துகின்றன - பேட்டரி வேதியியலில் அல்ல. உதாரணமாக 2016 இல், Huawei புதிய கிராபெனின் மேம்படுத்தப்பட்ட Li-Ion பேட்டரியை வெளியிட்டது அதிக வெப்பநிலையில் செயல்படுவதற்கு கிராபெனைப் பயன்படுத்துகிறது (தற்போதுள்ள 60° வரம்புக்கு மாறாக 50° டிகிரி) மற்றும் இயக்க நேரத்தை இரட்டிப்பாக வழங்குகிறது. சிறந்த வெப்பச் சிதறலுக்காக இந்த பேட்டரியில் கிராபெனின் பயன்படுத்தப்படுகிறது - இது பேட்டரியின் இயக்க வெப்பநிலையை 5 டிகிரி குறைக்கிறது.

 

மூல: கிராபெனின் பேட்டரிகள்: அறிமுகம் மற்றும் சந்தை செய்திகள் | கிராபீன்-தகவல்

மொழிபெயர் "