Forskare har förutspått ett nytt kolnätverk, liknande grafen, men med en mer komplex mikrostruktur, vilket kan leda till bättre elektriska fordonsbatterier. Grafen är utan tvekan den mest berömda speciella formen av kol. Det har tappats som en potentiell ny spelregel för litiumjonbatteriteknologi, men nya tillverkningsmetoder kan så småningom producera mer kraftintensiva batterier.
Grafen kan ses som ett nätverk av kolatomer, där varje kolatom är anslutet till tre angränsande kolatomer för att producera små hexagoner. Forskarna spekulerar emellertid att utöver denna direkta honungskakstruktur kan andra strukturer också genereras.
Detta är det nya materialet som utvecklats av ett team från University of Marburg i Tyskland och Aalto University i Finland. De koaxade kolatomer i nya riktningar. Det så kallade bifenylnätverket består av hexagoner, rutor och oktagoner, vilket är ett mer komplext rutnät än grafen. Forskarna säger att det därför har betydligt annorlunda och i vissa avseenden mer önskvärda elektroniska egenskaper.
Till exempel, även om grafen värderas för sin förmåga som halvledare, uppträder det nya kolnätverket mer som en metall. I själva verket, när endast 21 atomer är breda, kan bifenylnätets ränder användas som ledande trådar för elektroniska enheter. De påpekade att grafen i denna skala fortfarande uppför sig 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 för ett litiumjonbatteri består vanligtvis av grafitspridning på kopparfolie. Den har hög elektrisk konduktivitet, vilket inte bara är nödvändigt för att reversibelt placera litiumjoner mellan dess lager, utan också för att det kan fortsätta göra det för potentiellt tusentals cykler. Detta gör det till ett mycket effektivt batteri, men också ett batteri som kan hålla länge utan nedbrytning.
Emellertid kan effektivare och mindre alternativ baserat på detta nya kolnätverk göra batterilagring mer intensiv. Detta kan göra elektriska fordon och andra enheter som använder litiumjonbatterier mindre och lättare.
Men som grafen är det nästa utmaning att ta reda på hur man tillverkar denna nya version i stor skala. Den aktuella metoden för montering förlitar sig på en superlät guldyta på vilken kolinnehållande molekyler initialt bildar anslutna hexagonala kedjor. Efterföljande reaktioner förbinder dessa kedjor för att bilda fyrkantiga och åttkantiga former, vilket gör det slutliga resultatet annorlunda än grafen.
Forskarna förklarade: "Den nya idén är att använda justerade molekylära föregångare för att producera bifenyl istället för grafen. Målet är nu att producera större materialark så att dess egenskaper kan förstås bättre."
Posttid: Jan-06-2022
