Výskumníci predpovedali novú uhlíkovú sieť, podobnú grafénu, ale so zložitejšou mikroštruktúrou, ktorá by mohla viesť k lepším batériám pre elektrické vozidlá. Grafén je pravdepodobne najznámejšou zvláštnou formou uhlíka. Bol využitý ako potenciálne nové pravidlo hry pre technológiu lítium-iónových batérií, ale nové výrobné metódy môžu nakoniec produkovať energeticky náročnejšie batérie.
Grafén možno vnímať ako sieť atómov uhlíka, kde každý atóm uhlíka je spojený s tromi susednými atómami uhlíka, čím vznikajú drobné šesťuholníky. Výskumníci však špekulujú, že okrem tejto priamej štruktúry včelieho plástu môžu vzniknúť aj iné štruktúry.
Ide o nový materiál, ktorý vyvinul tím z Univerzity v Marburgu v Nemecku a Univerzity Aalto vo Fínsku. Atómy uhlíka sa im podarilo presmerovať do nových smerov. Takzvaná bifenylová sieť sa skladá zo šesťuholníkov, štvorcov a osemuholníkov, čo je zložitejšia mriežka ako grafén. Výskumníci tvrdia, že preto má výrazne odlišné a v niektorých ohľadoch aj žiadanejšie elektronické vlastnosti.
Napríklad, hoci je grafén cenený pre svoje schopnosti ako polovodič, nová uhlíková sieť sa správa skôr ako kov. V skutočnosti, keď sú pruhy bifenylovej siete široké iba 21 atómov, môžu byť použité ako vodivé vlákna pre elektronické zariadenia. Poukázali na to, že v tomto meradle sa grafén stále správa ako polovodič.
Hlavný autor povedal: „Tento nový typ uhlíkovej siete sa dá použiť aj ako vynikajúci anódový materiál pre lítium-iónové batérie. V porovnaní so súčasnými materiálmi na báze grafénu má väčšiu kapacitu na ukladanie lítia.“
Anóda lítium-iónovej batérie sa zvyčajne skladá z grafitu naneseného na medenú fóliu. Má vysokú elektrickú vodivosť, ktorá je nevyhnutná nielen pre reverzibilné umiestňovanie lítiových iónov medzi jej vrstvy, ale aj preto, že v tom môže pokračovať potenciálne tisíce cyklov. Vďaka tomu je to vysoko účinná batéria, ale aj batéria, ktorá vydrží dlho bez degradácie.
Účinnejšie a menšie alternatívy založené na tejto novej uhlíkovej sieti však môžu zvýšiť náročnosť ukladania energie v batériách. To môže spôsobiť, že elektrické vozidlá a iné zariadenia, ktoré používajú lítium-iónové batérie, budú menšie a ľahšie.
Avšak, podobne ako v prípade grafénu, ďalšou výzvou je zistiť, ako vyrobiť túto novú verziu vo veľkom meradle. Súčasná metóda montáže sa spolieha na super hladký zlatý povrch, na ktorom molekuly obsahujúce uhlík najprv tvoria spojené šesťuholníkové reťazce. Následné reakcie spájajú tieto reťazce a vytvárajú štvorcové a osemuholníkové tvary, čím sa konečný výsledok líši od grafénu.
Výskumníci vysvetlili: „Novou myšlienkou je použiť upravené molekulárne prekurzory na výrobu bifenylu namiesto grafénu. Cieľom je teraz vyrobiť väčšie vrstvy materiálu, aby bolo možné lepšie pochopiť jeho vlastnosti.“
Čas uverejnenia: 06.01.2022
