Rynek baterii grafenowych przeżywa dynamiczny rozwój, a według najnowszych prognoz jego wartość ma osiągnąć imponujące 2174,0 mln USD do 2034 roku, przy rocznym tempie wzrostu (CAGR) wynoszącym 27,6%. Te liczby jasno wskazują na rosnące zainteresowanie i inwestycje w technologię, która może zrewolucjonizować sposób magazynowania energii.
Grafen, jednowarstwowy materiał węglowy o strukturze plastra miodu, posiada szereg unikalnych właściwości, które czynią go idealnym kandydatem do zastosowania w bateriach. Charakteryzuje się wyjątkowo wysoką przewodnością elektryczną, przewyższającą miedź i srebro, dużą powierzchnią właściwą, która umożliwia przechowywanie większej ilości energii, oraz niezwykłą wytrzymałością mechaniczną przy jednoczesnej elastyczności. Ponadto, grafen zapewnia szybki transfer ładunku i wykazuje stabilność termiczną i chemiczną w szerokim zakresie warunków.
Historia komercjalizacji baterii grafenowych sięga 2016 roku, kiedy to chińska firma Dongxu zaprezentowała pierwszą grafenową baterię o nazwie G-King. To urządzenie mogło być w pełni naładowane w zaledwie 13-15 minut i wytrzymywało około 3500 cykli ładowania i rozładowywania. Był to jednak przenośny power bank, a nie rozwiązanie zintegrowane z urządzeniami elektronicznymi czy pojazdami elektrycznymi.
Od tego czasu technologia znacząco się rozwinęła. Samsung opracował metodę masowej produkcji grafenu w formie kulek 3D, przypominającą produkcję popcornu. Te kulki grafenowe zostały wykorzystane do stworzenia powierzchni ochronnej anody i materiału katody w bateriach litowo-jonowych, co przyczyniło się do zwiększenia pojemności baterii, skrócenia czasu ładowania i poprawy stabilności temperaturowej.
Również Panasonic włączył się w wyścig technologiczny, opracowując małą, elastyczną baterię opartą na grafenie, którą zaprezentowano na targach CEATEC JAPAN 2016. Ta innowacja otworzyła drogę do rozwoju elastycznych urządzeń elektronicznych, które mogą być zginane bez ryzyka uszkodzenia źródła zasilania.
Jednym z głównych wyzwań związanych z komercjalizacją baterii grafenowych pozostaje koszt produkcji wysokiej jakości grafenu na skalę przemysłową. Choć opracowano już metody masowej produkcji, koszt wytwarzania grafenu wciąż stanowi istotną barierę dla szerokiego wdrożenia tej technologii.
Interesującym rozwiązaniem tego problemu może być technologia opracowana przez amerykański start-up Salgenx. Firma ta stworzyła system magazynowania energii w formie przepływowej baterii wykorzystującej słoną wodę jako elektrolit, który jako produkt uboczny generuje grafen. W trakcie cyklu ładowania, trwającego zwykle od 4 do 6 godzin, bateria może wytworzyć nawet 50 g grafenu na godzinę. Szacowany koszt produkcji wynosi zaledwie 1,25 dolara za gram, co jest wartością wielokrotnie niższą od obecnych cen rynkowych wahających się od 100 do 400 dolarów za gram.
Perspektywy rozwoju rynku baterii grafenowych są obiecujące. Wraz z postępem technologicznym i spadkiem kosztów produkcji, można oczekiwać coraz szerszego zastosowania grafenu w różnych typach baterii i akumulatorów. Szczególnie interesujące wydają się zastosowania w pojazdach elektrycznych, gdzie szybkie ładowanie i wysoka gęstość energii są kluczowymi parametrami.
Warto również zauważyć rosnące zainteresowanie grafenem ze strony dużych producentów samochodów elektrycznych. Spekuluje się nawet, że Tesla może potajemnie eksperymentować z akumulatorami grafenowymi, co mogłoby zrewolucjonizować rynek pojazdów elektrycznych.