Forskare har förutspått ett nytt kolnätverk, liknande grafen, men med en mer komplex mikrostruktur, vilket kan leda till bättre elfordonsbatterier.Grafen är utan tvekan den mest kända formen av kol.Det har utnyttjats som en potentiell ny spelregel för litiumjonbatteriteknik, men nya tillverkningsmetoder kan så småningom producera mer energikrävande batterier.
Grafen kan ses som ett nätverk av kolatomer, där varje kolatom är kopplad till tre intilliggande kolatomer för att producera små hexagoner.Men forskarna spekulerar i att utöver denna direkta bikakestruktur kan andra strukturer också genereras.
Detta är det nya materialet som utvecklats av ett team från universitetet i Marburg i Tyskland och Aalto-universitetet i Finland.De lockade kolatomer till nya riktningar.Det så kallade bifenylnätverket är sammansatt av hexagoner, kvadrater och oktagoner, vilket är ett mer komplext rutnät än grafen.Forskarna säger att den därför har betydligt annorlunda och i vissa avseenden mer önskvärda elektroniska egenskaper.
Till exempel, även om grafen värderas för sin förmåga som halvledare, beter sig det nya kolnätverket mer som en metall.Faktum är att när de bara är 21 atomer breda, kan ränderna i bifenylnätverket användas som ledande trådar för elektroniska enheter.De påpekade att i denna skala beter sig grafen fortfarande som en halvledare.
Huvudförfattaren sa: "Denna nya typ av kolnätverk kan också användas som ett utmärkt anodmaterial för litiumjonbatterier.Jämfört med nuvarande grafenbaserade material har den en större litiumlagringskapacitet."
Anoden på ett litiumjonbatteri är vanligtvis sammansatt av grafit spridd på kopparfolie.Den har hög elektrisk ledningsförmåga, vilket inte bara är viktigt för att reversibelt placera litiumjoner mellan sina skikt, utan också för att det kan fortsätta att göra det under potentiellt tusentals cykler.Detta gör det till ett mycket effektivt batteri, men också ett batteri som kan hålla länge utan att försämras.
Effektivare och mindre alternativ baserade på detta nya kolnätverk kan dock göra batterilagringen mer intensiv.Detta kan göra elfordon och andra enheter som använder litiumjonbatterier mindre och lättare.
Men precis som grafen är nästa utmaning att ta reda på hur man tillverkar denna nya version i stor skala.Den nuvarande monteringsmetoden förlitar sig på en superslät guldyta på vilken kolhaltiga molekyler initialt bildar sammankopplade hexagonala kedjor.Efterföljande reaktioner förbinder dessa kedjor för att bilda kvadratiska och åttakantiga former, vilket gör det slutliga resultatet annorlunda än grafen.
Forskarna förklarade: "Den nya idén är att använda justerade molekylära prekursorer för att producera bifenyl istället för grafen.Målet är nu att producera större materialskivor så att dess egenskaper bättre kan förstås.”
Posttid: Jan-06-2022