Forskere har forudsagt et nyt kulstofnetværk, der ligner grafen, men med en mere kompleks mikrostruktur, hvilket kan føre til bedre elektriske køretøjsbatterier. Grafen er uden tvivl den mest berømte særegne form for kulstof. Det er blevet udnyttet som en potentiel ny spilregel for lithium-ion-batteriteknologi, men nye fremstillingsmetoder kan i sidste ende producere flere kraftintensive batterier.
Grafen kan ses som et netværk af carbonatomer, hvor hvert carbonatom er forbundet til tre tilstødende carbonatomer for at producere små hexagoner. Forskerne spekulerer imidlertid i, at der ud over denne direkte bikagestruktur også kan genereres andre strukturer.
Dette er det nye materiale udviklet af et team fra University of Marburg i Tyskland og Aalto University i Finland. De lokkede carbonatomer i nye retninger. Det såkaldte biphenylnetværk er sammensat af hexagoner, firkanter og oktagoner, som er et mere komplekst gitter end grafen. Forskerne siger, at det derfor har markant anderledes og i nogle henseender mere ønskelige elektroniske egenskaber.
Selv om grafen er værdsat for sin evne som halvleder, opfører det nye kulstofnetværk mere som et metal. Faktisk, når kun 21 atomer brede, kan striberne af biphenylnetværket bruges som ledende tråde til elektroniske enheder. De påpegede, at grafen på denne skala stadig opfører sig som en halvleder.
Hovedforfatteren sagde: "Denne nye type kulstofnetværk kan også bruges som et fremragende anodemateriale til lithium-ion-batterier. Sammenlignet med nuværende grafenbaserede materialer har det en større lithiumlagringskapacitet."
Anoden af et lithium-ion-batteri er normalt sammensat af grafitspredning på kobberfolie. Det har høj elektrisk ledningsevne, hvilket ikke kun er vigtigt for reversibelt at placere lithiumioner mellem dens lag, men også fordi det kan fortsætte med at gøre det for potentielt tusinder af cykler. Dette gør det til et meget effektivt batteri, men også et batteri, der kan vare i lang tid uden nedbrydning.
Imidlertid kan mere effektive og mindre alternativer baseret på dette nye kulstofnetværk gøre batterilagring mere intensivt. Dette kan gøre elektriske køretøjer og andre enheder, der bruger lithium-ion-batterier mindre og lettere.
Ligesom grafen er det at finde ud af, hvordan man fremstiller denne nye version i stor skala, den næste udfordring. Den nuværende metode til montering er afhængig af en superglat guldoverflade, hvorpå kulstofholdige molekyler oprindeligt danner tilsluttede hexagonale kæder. Efterfølgende reaktioner forbinder disse kæder for at danne firkantede og ottekantede former, hvilket gør det endelige resultat forskellig fra grafen.
Forskerne forklarede: "Den nye idé er at bruge justerede molekylære forløbere til at producere biphenyl i stedet for grafen. Målet er nu at producere større ark materiale, så dets egenskaber kan forstås bedre."
Posttid: Jan-06-2022
