Els investigadors han predit una nova xarxa de carboni, similar al grafè, però amb una microestructura més complexa, que podria conduir a millors bateries per a vehicles elèctrics. El grafè és possiblement la forma peculiar de carboni més famosa. S'ha escollit com una possible nova regla de joc per a la tecnologia de bateries de ions de liti, però els nous mètodes de fabricació poden acabar produint bateries amb un consum més elevat d'energia.
El grafè es pot veure com una xarxa d'àtoms de carboni, on cada àtom de carboni està connectat a tres àtoms de carboni adjacents per produir petits hexàgons. Tanmateix, els investigadors especulen que, a més d'aquesta estructura directa de bresca, també es poden generar altres estructures.
Aquest és el nou material desenvolupat per un equip de la Universitat de Marburg a Alemanya i la Universitat d'Aalto a Finlàndia. Van aconseguir que els àtoms de carboni prenguessin noves direccions. L'anomenada xarxa de bifenils està composta d'hexàgons, quadrats i octàgons, que és una malla més complexa que el grafè. Els investigadors diuen que, per tant, té propietats electròniques significativament diferents i, en alguns aspectes, més desitjables.
Per exemple, tot i que el grafè es valora per la seva capacitat com a semiconductor, la nova xarxa de carboni es comporta més com un metall. De fet, quan només té 21 àtoms d'amplada, les franges de la xarxa de bifenil es poden utilitzar com a fils conductors per a dispositius electrònics. Van assenyalar que a aquesta escala, el grafè encara es comporta com un semiconductor.
L'autor principal va dir: «Aquest nou tipus de xarxa de carboni també es pot utilitzar com a un excel·lent material d'ànode per a bateries d'ions de liti. En comparació amb els materials actuals basats en grafè, té una major capacitat d'emmagatzematge de liti».
L'ànode d'una bateria de ions de liti sol estar compost de grafit estès sobre làmina de coure. Té una alta conductivitat elèctrica, que no només és essencial per col·locar reversiblement ions de liti entre les seves capes, sinó també perquè pot continuar fent-ho durant potencialment milers de cicles. Això la converteix en una bateria altament eficient, però també en una bateria que pot durar molt de temps sense degradació.
Tanmateix, alternatives més eficients i petites basades en aquesta nova xarxa de carboni poden fer que l'emmagatzematge d'energia de les bateries sigui més intensiu. Això pot fer que els vehicles elèctrics i altres dispositius que utilitzen bateries d'ions de liti siguin més petits i lleugers.
Tanmateix, igual que amb el grafè, el següent repte és esbrinar com fabricar aquesta nova versió a gran escala. El mètode actual d'acoblament es basa en una superfície d'or súper llisa sobre la qual les molècules que contenen carboni formen inicialment cadenes hexagonals connectades. Les reaccions posteriors connecten aquestes cadenes per formar formes quadrades i octogonals, cosa que fa que el resultat final sigui diferent del grafè.
Els investigadors van explicar: «La nova idea és utilitzar precursors moleculars ajustats per produir bifenil en lloc de grafè. L'objectiu ara és produir làmines de material més grans per tal que se'n puguin entendre millor les propietats».
Data de publicació: 06-01-2022
