Tesla pode substituir célula de lítio por grafeno no futuro?

A tecnologia actual, no ânodo, chama-se lithium-ion; o material do ânodo dominante é o grafite. As células de "lítio", a nível comercial, são actualmente não recarregáveis. Há uma pesquisa considerável em tornar as células de lítio recarregáveis, mas tais células não estão actualmente disponíveis. Você poderia dizer que uma célula de lítio é a próxima geração, se e quando conseguirmos que funcione.

Substituir o sistema atual, de grafite, por grafeno, é uma questão interessante. O grafeno tem condutividade fenomenal por unidade de peso, mas não armazena quantidades significativas de lítio. O grafeno é geralmente impregnado com outros materiais, tais como Si, Ge ou Sn, que têm uma alta capacidade de lítio, mas má condutividade; tornando este ânodo um composto. O grafeno é aproveitado como uma matriz condutora de elétrons e hospedeiro estrutural para pequenos domínios cristalinos destes materiais de alta capacidade.

Estas técnicas fazem muito sentido se as taxas de carga/descarga rápidas são desejáveis, pois a excelente condutividade do grafeno e a baixa resistência iônica devido a um ânodo fino oferecem o potencial de ótimo desempenho de taxa. Em aplicações onde isto é relevante (carga on-line para veículos pesados, armazenamento estacionário para regulação de frequência), o grafeno pode ser útil. Estes são mercados pequenos e não constituiriam um verdadeiro substituto do íon-lítio.

em aplicações onde a alta capacidade é importante, o ânodo fino não se compara bem com a tecnologia comercial atual. Eléctrodos finos significam elevada massa inactiva (colector de corrente de cobre, separador plástico) por unidade de ânodo; isto pesa a célula e como tal reduz a sua capacidade gravimétrica (kWh/kg), para não mencionar o alargamento da célula devido a uma maior área de superfície necessária para atingir o mesmo lítio armazenado, (kWh/L). Isto faz do grafeno um material anódico pobre para aplicações que requerem dispositivos de armazenamento leves (automotivos, aeroespaciais) ou pequenos (wearable, eletrônicos).

Graphene é interessante, mas não será um REPLACEMENTO de mercado significativo para materiais anódicos ou matrizes estruturais anódicas.

Graphene tem sido explorado de outras formas, como camadas ao longo do separador ou cátodo, mas isto não é uma substituição dos sistemas atuais, mas sim um aperfeiçoamento dos mesmos. Se formos em frente e chamarmos essas "baterias de grafeno" por causa dessa quinzena, teremos que justificar a inclusão dessa etapa de processamento potencialmente cara com especificações de desempenho melhoradas. Eu não tenho conhecimento de tais avanços, ou interesse na indústria por adotar o grafeno desta forma.