Дослідники передбачили нову вуглецеву мережу, схожу на графен, але зі складнішою мікроструктурою, що може привести до кращих акумуляторів електромобілів.Графен, мабуть, найвідоміша особлива форма вуглецю.Це було використано як потенційне нове правило гри для технології літій-іонних батарей, але нові методи виробництва можуть зрештою виробляти більш енергоємні батареї.
Графен можна розглядати як мережу атомів вуглецю, де кожен атом вуглецю з’єднаний з трьома сусідніми атомами вуглецю, утворюючи крихітні шестикутники.Однак дослідники припускають, що на додаток до цієї прямої стільникової структури також можуть бути створені інші структури.
Це новий матеріал, розроблений командою з Університету Марбурга в Німеччині та Університету Аалто у Фінляндії.Вони спрямували атоми вуглецю в нові напрямки.Так звана біфенільна мережа складається з шестикутників, квадратів і восьмикутників, яка є більш складною сіткою, ніж графен.Дослідники кажуть, що, таким чином, він має значно інші, а в деяких аспектах і більш бажані електронні властивості.
Наприклад, хоча графен цінується за його здатність бути напівпровідником, нова вуглецева мережа поводиться більше як метал.Фактично, коли смуги біфенільної мережі мають ширину лише 21 атом, можна використовувати як провідні нитки для електронних пристроїв.Вони відзначили, що в такому масштабі графен все ще поводиться як напівпровідник.
Головний автор сказав: «Цей новий тип вуглецевої мережі також можна використовувати як чудовий анодний матеріал для літій-іонних батарей.У порівнянні з поточними матеріалами на основі графену він має більшу ємність для зберігання літію».
Анод літій-іонної батареї зазвичай складається з графіту, нанесеного на мідну фольгу.Він має високу електропровідність, яка необхідна не тільки для оборотного розміщення іонів літію між його шарами, але й тому, що він може продовжувати робити це протягом потенційно тисяч циклів.Це робить його високоефективним акумулятором, який також може працювати протягом тривалого часу без погіршення якості.
Однак більш ефективні та менші альтернативи, засновані на цій новій вуглецевій мережі, можуть зробити зберігання енергії акумулятора більш інтенсивним.Це може зробити електромобілі та інші пристрої, які використовують літій-іонні батареї, меншими та легшими.
Однак, як і графен, з’ясувати, як виробляти цю нову версію у великих масштабах, є наступним завданням.Сучасний метод складання ґрунтується на надгладкій поверхні золота, на якій молекули, що містять вуглець, спочатку утворюють з’єднані шестикутні ланцюги.Подальші реакції з’єднують ці ланцюги, утворюючи квадратні та восьмикутні форми, завдяки чому кінцевий результат відрізняється від графену.
Дослідники пояснили: «Нова ідея полягає у використанні скоригованих молекулярних прекурсорів для виробництва біфенілу замість графену.Тепер мета полягає в тому, щоб виготовити більші аркуші матеріалу, щоб краще зрозуміти його властивості».
Час публікації: 06 січня 2022 р