Исследователи предсказали новую углеродную сеть, похожую на графен, но с более сложной микроструктурой, которая может привести к улучшению аккумуляторов для электромобилей.Графен, пожалуй, самая известная своеобразная форма углерода.Это было использовано как потенциальное новое правило игры для технологии литий-ионных аккумуляторов, но новые методы производства могут в конечном итоге производить более энергоемкие батареи.
Графен можно рассматривать как сеть атомов углерода, где каждый атом углерода соединен с тремя соседними атомами углерода, образуя крошечные шестиугольники.Однако исследователи предполагают, что в дополнение к этой прямой сотовой структуре могут быть созданы и другие структуры.
Это новый материал, разработанный командой из Марбургского университета в Германии и Университета Аалто в Финляндии.Они уговаривали атомы углерода двигаться в новом направлении.Так называемая бифенильная сеть состоит из шестиугольников, квадратов и восьмиугольников и представляет собой более сложную сетку, чем графен.Исследователи говорят, что, таким образом, он обладает значительно другими и в некоторых отношениях более желательными электронными свойствами.
Например, хотя графен ценится как полупроводник, новая углеродная сеть ведет себя скорее как металл.Фактически, когда полоски бифенильной сети имеют ширину всего 21 атом, их можно использовать в качестве токопроводящих нитей для электронных устройств.Они указали, что в таком масштабе графен по-прежнему ведет себя как полупроводник.
Главный автор сказал: «Этот новый тип углеродной сети также можно использовать в качестве отличного анодного материала для литий-ионных аккумуляторов.По сравнению с современными материалами на основе графена он обладает большей емкостью для хранения лития».
Анод литий-ионного аккумулятора обычно состоит из графита, нанесенного на медную фольгу.Он обладает высокой электропроводностью, что необходимо не только для обратимого размещения ионов лития между его слоями, но и потому, что он может продолжать делать это в течение потенциально тысяч циклов.Это делает его высокоэффективным аккумулятором, а также аккумулятором, который может работать в течение длительного времени без ухудшения характеристик.
Однако более эффективные и меньшие по размеру альтернативы, основанные на этой новой углеродной сети, могут сделать накопление энергии в батареях более интенсивным.Это может сделать электромобили и другие устройства, использующие литий-ионные батареи, меньше и легче.
Однако, как и в случае с графеном, следующей проблемой является выяснение того, как производить эту новую версию в больших масштабах.Нынешний метод сборки основан на сверхгладкой поверхности золота, на которой углеродсодержащие молекулы изначально образуют соединенные шестиугольные цепочки.Последующие реакции соединяют эти цепи, образуя квадратные и восьмиугольные формы, что делает конечный результат отличным от графена.
Исследователи объяснили: «Новая идея состоит в том, чтобы использовать адаптированные молекулярные прекурсоры для производства бифенила вместо графена.Теперь цель состоит в том, чтобы производить листы материала большего размера, чтобы можно было лучше понять его свойства».
Время публикации: 06 января 2022 г.