Raziskovalci so napovedali novo ogljikovo mrežo, podobno grafenu, vendar z bolj kompleksno mikrostrukturo, ki bi lahko vodila do boljših baterij za električna vozila. Grafen je verjetno najbolj znana posebna oblika ogljika. Uporablja se kot potencialno novo pravilo igre za tehnologijo litij-ionskih baterij, vendar lahko nove proizvodne metode sčasoma proizvedejo baterije z večjo porabo energije.
Grafen si lahko predstavljamo kot mrežo atomov ogljika, kjer je vsak atom ogljika povezan s tremi sosednjimi atomi ogljika, kar tvori drobne šestkotnike. Vendar pa raziskovalci domnevajo, da se poleg te neposredne satjaste strukture lahko ustvarijo tudi druge strukture.
To je nov material, ki ga je razvila ekipa z Univerze v Marburgu v Nemčiji in Univerze Aalto na Finskem. Atome ogljika so usmerili v nove smeri. Tako imenovano bifenilno omrežje je sestavljeno iz šestkotnikov, kvadratov in osmerokotnikov, kar je bolj kompleksna mreža kot grafen. Raziskovalci pravijo, da ima zato bistveno drugačne in v nekaterih pogledih bolj zaželene elektronske lastnosti.
Na primer, čeprav je grafen cenjen zaradi svoje sposobnosti kot polprevodnik, se nova ogljikova mreža obnaša bolj kot kovina. Pravzaprav se lahko proge bifenilne mreže, široke le 21 atomov, uporabljajo kot prevodne niti za elektronske naprave. Poudarili so, da se grafen v tem obsegu še vedno obnaša kot polprevodnik.
Glavni avtor je dejal: »Ta nova vrsta ogljikove mreže se lahko uporablja tudi kot odličen anodni material za litij-ionske baterije. V primerjavi s trenutnimi materiali na osnovi grafena ima večjo zmogljivost shranjevanja litija.«
Anoda litij-ionske baterije je običajno sestavljena iz grafita, nanesenega na bakreno folijo. Ima visoko električno prevodnost, kar ni bistveno le za reverzibilno nameščanje litijevih ionov med plasti, temveč tudi zato, ker lahko to počne potencialno tisoče ciklov. Zaradi tega je zelo učinkovita baterija, hkrati pa lahko deluje dolgo časa brez degradacije.
Vendar pa lahko učinkovitejše in manjše alternative, ki temeljijo na tej novi ogljikovi mreži, povečajo intenzivnost shranjevanja energije v baterijah. Zaradi tega bi lahko električna vozila in druge naprave, ki uporabljajo litij-ionske baterije, postale manjše in lažje.
Vendar pa je, tako kot pri grafenu, naslednji izziv ugotoviti, kako to novo različico izdelati v velikem obsegu. Trenutna metoda sestavljanja temelji na super gladki zlati površini, na kateri molekule, ki vsebujejo ogljik, sprva tvorijo povezane šesterokotne verige. Nadaljnje reakcije te verige povežejo v kvadratne in osmerokotne oblike, zaradi česar se končni rezultat razlikuje od grafena.
Raziskovalci so pojasnili: »Nova ideja je uporaba prilagojenih molekularnih predhodnikov za proizvodnjo bifenila namesto grafena. Cilj je zdaj izdelati večje plošče materiala, da bi lahko bolje razumeli njegove lastnosti.«
Čas objave: 6. januar 2022
