Forskere har forudsagt et nyt kulstofnetværk, der ligner grafen, men med en mere kompleks mikrostruktur, som kan føre til bedre batterier til elektriske køretøjer.Grafen er uden tvivl den mest berømte ejendommelige form for kulstof.Det er blevet udnyttet som en potentiel ny spilleregel for lithium-ion batteriteknologi, men nye fremstillingsmetoder kan i sidste ende producere mere strømkrævende batterier.
Grafen kan ses som et netværk af kulstofatomer, hvor hvert kulstofatom er forbundet med tre tilstødende kulstofatomer for at producere små sekskanter.Forskerne spekulerer dog i, at der ud over denne direkte bikagestruktur også kan genereres andre strukturer.
Dette er det nye materiale udviklet af et team fra universitetet i Marburg i Tyskland og Aalto-universitetet i Finland.De lokkede kulstofatomer ind i nye retninger.Det såkaldte biphenyl-netværk er sammensat af sekskanter, firkanter og ottekanter, som er et mere komplekst gitter end grafen.Forskerne siger, at den derfor har væsentligt anderledes og i nogle henseender mere ønskværdige elektroniske egenskaber.
For eksempel, selvom grafen er værdsat for sin evne som en halvleder, opfører det nye kulstofnetværk sig mere som et metal.Faktisk, når de kun er 21 atomer brede, kan striberne i biphenyl-netværket bruges som ledende tråde til elektroniske enheder.De påpegede, at i denne skala opfører grafen sig stadig 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 den en større lithiumlagringskapacitet."
Anoden af et lithium-ion batteri er normalt sammensat af grafit spredt på kobberfolie.Det har høj elektrisk ledningsevne, hvilket ikke kun er afgørende for reversibelt at placere lithiumioner mellem dets lag, men også fordi det kan fortsætte med at gøre det i potentielt tusindvis af cyklusser.Det gør det til et yderst effektivt batteri, men også et batteri, der kan holde i lang tid uden nedbrydning.
Mere effektive og mindre alternativer baseret på dette nye kulstofnetværk kan dog gøre batteriets energilagring mere intensiv.Dette kan gøre elektriske køretøjer og andre enheder, der bruger lithium-ion-batterier, mindre og lettere.
Men ligesom grafen er det næste udfordring at finde ud af, hvordan man fremstiller denne nye version i stor skala.Den nuværende samlingsmetode er afhængig af en superglat guldoverflade, hvorpå kulstofholdige molekyler oprindeligt danner forbundne sekskantede kæder.Efterfølgende reaktioner forbinder disse kæder for at danne kvadratiske og ottekantede former, hvilket gør det endelige resultat anderledes end grafen.
Forskerne forklarede: "Den nye idé er at bruge justerede molekylære prækursorer til at producere biphenyl i stedet for grafen.Målet er nu at producere større ark materiale, så dets egenskaber bedre kan forstås."
Indlægstid: Jan-06-2022