باتری های گرافینی و اهمیت آن‌ها برای ابزارهای آینده

پیش از صحبت کردن از باتری‌های گرافینی، بهتر است ابتدا در رابطه با گرافین و نحوه‌ی کارکرد آن صحبت کنیم. به‌طور خلاصه، گرافین ترکیبی از اتم‌های کربن است که آرایش شش‌گوشه یا لانه‌زنبوری 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 به‌حساب آورد.
این ساختار دوبعدی ویژگی‌های جذابی را به‌وجود می‌آورد، از جمله رسانایی الکتریکی و گرمایی عالی، انعطاف‌پذیری زیاد، استحکام بالا و سبک بودن. در این میان، آن‌چه توجه ما را به خود جلب می‌کند، رسانایی بالای الکتریکی و گرمایی است؛ گرافین دراین‌زمینه حتی از «مس» که رساناترین عنصر فلزی است هم بهتر عمل می‌کند.

گرافین در مقابل لیتیوم-یون

همانند باتری‌های لیتیوم-یونی، سلول‌های گرافینی هم از دو سطح رسانا استفاده می‌کنند که با موادی متخلخل پوشانده ‌شده و در محلولی الکترولیت قرار گرفته‌اند. اما با وجود شباهت‌های میان قطعات درونی، ویژگی‌های این دو باتری متفاوت است.
باتری‌های گرافینی رسانایی الکتریکی بالاتری از باتری‌های لیتیوم-یون دارند. این مسئله امکان شارژ سریع‌تر و ارائه‌ی جریان بالاتر را در اختیار باتری‌های گرافینی قرار می‌دهد. این ویژگی به‌طور خاص برای باتری‌های تعبیه‌شده در خودروها و انتقال سریع شارژ از یک دستگاه به دستگاه دیگر 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 پایین‌تر موجب افزایش عمر باتری می‌شود.
از دیگر مشخصه‌های باتری‌های گرافینی، می‌توان به وزن کمتر و نازک‌تر بودن آن‌ها، در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یون اشاره کرد. این دو ویژگی امکان تولید باتری‌هایی با ظرفیت بالاتر را فراهم می‌کنند. 

مورد آخر، امنیت بالاتر باتری‌های گرافینی است. هرچند باتری‌های لیتیوم-یون از نظر ایمنی پیشینه‌ی خوبی از خود به‌جای گذاشته‌اند؛ اما در برخی موارد، محصولاتی معیوب نیز وجود داشته‌اند که مشکلاتی را ایجاد کرده‌اند. گرم شدن بیش از اندازه، شارژ کردن بیش از حد و سوراخ‌شدن باتری‌های لیتیوم-یونی موجب از بین رفتن تعادل شیمیایی و درنتیجه آتش‌سوزی می‌شود. در نقطه‌ی مقابل، گرافین پایدارتر، انعطاف‌پذیرتر و مستحکم‌تر است و مقاومت بیشتری در مقابل مشکلات ذکر‌شده دارد.

باتری‌های گرافینی و گوشی‌های هوشمند آینده

گوشی‌های هوشمندی که در آینده از باتری‌های گرافینی استفاده خواهند کرد، از مزایایی که پیش از این در مطلب پیش‌رو ذکر شد بهره‌مند خواهند بود. زمان شارژ شدن گوشی‌ها کوتاه‌تر خواهد بود و باتری‌ها به‌راحتی یک تا دو روز استفاده را دوام می‌آورند، هرچند که این زمان ممکن است بیشتر هم باشد. همچنین، دستگاه‌های آتی سبک‌تر و باریک‌تر خواهند بود.
ظرفیت باتری‌های گرافینی، در مقایسه با نمونه‌های لیتیوم-یونی با اندازه‌ی مشابه، 60 درصد بیشتر خواهد بود. به‌واسطه‌ی دفع بهتر حرارت که موجب خنک ماندن دستگاه می‌شود، عمر گوشی‌ها نیز بیشتر می‌شود. دیگر لازم نخواهد بود تا پس از دو سال، هزینه‌ی بالایی برای تعویض باتری پرداخت کنید و کارایی دستگاه‌ها پس از گذشت زمان کاهش پیدا نمی‌کند.