Výzkumníci předpověděli novou uhlíkovou síť, podobnou grafenu, ale se složitější mikrostrukturou, která by mohla vést k lepším bateriím pro elektromobily. Grafen je pravděpodobně nejznámější zvláštní formou uhlíku. Byl využit jako potenciální nové pravidlo hry pro technologii lithium-iontových baterií, ale nové výrobní metody mohou nakonec produkovat energeticky náročnější baterie.
Grafen lze vnímat jako síť atomů uhlíku, kde každý atom uhlíku je spojen se třemi sousedními atomy uhlíku a vytváří tak drobné šestiúhelníky. Vědci však spekulují, že kromě této přímé voštinové struktury mohou vznikat i další struktury.
Jedná se o nový materiál vyvinutý týmem z Univerzity v Marburgu v Německu a Univerzity Aalto ve Finsku. Podařilo se jim navést atomy uhlíku do nových směrů. Takzvaná bifenylová síť se skládá z šestiúhelníků, čtverců a osmiúhelníků, což je složitější mřížka než grafen. Vědci tvrdí, že proto má výrazně odlišné a v některých ohledech i žádoucí elektronické vlastnosti.
Například, ačkoli je grafen ceněn pro své schopnosti jako polovodič, nová uhlíková síť se chová spíše jako kov. Ve skutečnosti, i když jsou proužky bifenylové sítě široké pouhých 21 atomů, mohou být použity jako vodivá vlákna pro elektronická zařízení. Poukázali na to, že v tomto měřítku se grafen stále chová jako polovodič.
Hlavní autor uvedl: „Tento nový typ uhlíkové sítě lze také použít jako vynikající anodový materiál pro lithium-iontové baterie. Ve srovnání se současnými materiály na bázi grafenu má větší kapacitu pro ukládání lithia.“
Anoda lithium-iontové baterie se obvykle skládá z grafitu naneseného na měděnou fólii. Má vysokou elektrickou vodivost, která je nezbytná nejen pro reverzibilní umisťování lithiových iontů mezi její vrstvy, ale také proto, že v tom může pokračovat potenciálně po tisíce cyklů. Díky tomu je to vysoce účinná baterie, ale také baterie, která může vydržet dlouhou dobu bez degradace.
Efektivnější a menší alternativy založené na této nové uhlíkové síti však mohou zvýšit náročnost ukládání energie v bateriích. To může vést k tomu, že elektromobily a další zařízení, která používají lithium-iontové baterie, budou menší a lehčí.
Stejně jako u grafenu je však další výzvou zjistit, jak tuto novou verzi vyrábět ve velkém měřítku. Současná metoda montáže se opírá o super hladký zlatý povrch, na kterém molekuly obsahující uhlík zpočátku tvoří propojené šestiúhelníkové řetězce. Následné reakce tyto řetězce spojují a vytvářejí čtvercové a osmiúhelníkové tvary, čímž se konečný výsledek liší od grafenu.
Výzkumníci vysvětlili: „Novou myšlenkou je použít upravené molekulární prekurzory k výrobě bifenylu místo grafenu. Cílem je nyní vyrobit větší vrstvy materiálu, aby bylo možné lépe porozumět jeho vlastnostem.“
Čas zveřejnění: 6. ledna 2022
