I ricercatori hanno previsto una nuova rete di carbonio, simile al grafene, ma con una microstruttura più complessa, che può portare a migliori batterie per veicoli elettrici. Il grafene è probabilmente la forma peculiare di carbonio più famosa. È stato sfruttato come una potenziale nuova regola di gioco per la tecnologia delle batterie agli ioni di litio, ma i nuovi metodi di produzione possono eventualmente produrre più batterie ad alta intensità di energia.
Il grafene può essere visto come una rete di atomi di carbonio, in cui ogni atomo di carbonio è collegato a tre atomi di carbonio adiacenti per produrre piccoli esagoni. Tuttavia, i ricercatori ipotizzano che oltre a questa struttura diretta a nido d'ape, è possibile generare anche altre strutture.
Questo è il nuovo materiale sviluppato da una squadra dell'Università di Marburg in Germania e dell'Università di Aalto in Finlandia. Hanno convinto gli atomi di carbonio in nuove direzioni. La cosiddetta rete bifenilica è composta da esagoni, quadrati e ottagoni, che è una griglia più complessa del grafene. I ricercatori affermano che, quindi, è significativamente diverso e per alcuni aspetti, proprietà elettroniche più desiderabili.
Ad esempio, sebbene il grafene sia valutato per la sua capacità di semiconduttore, la nuova rete di carbonio si comporta più come un metallo. In effetti, quando solo 21 atomi larghi, le strisce della rete bifenilica possono essere utilizzate come fili conduttivi per dispositivi elettronici. Hanno sottolineato che su questa scala, il grafene si comporta ancora come un semiconduttore.
Il principale autore ha dichiarato: "Questo nuovo tipo di rete di carbonio può anche essere utilizzato come eccellente materiale anodo per le batterie agli ioni di litio. Rispetto agli attuali materiali a base di grafene, ha una maggiore capacità di conservazione del litio."
L'anodo di una batteria agli ioni di litio è generalmente composto da grafite diffusa sul foglio di rame. Ha un'elevata conduttività elettrica, che non è solo essenziale per posizionare reversibilmente ioni di litio tra i suoi strati, ma anche perché può continuare a farlo per potenzialmente migliaia di cicli. Questo lo rende una batteria altamente efficiente, ma anche una batteria che può durare a lungo senza degrado.
Tuttavia, alternative più efficienti e più piccole basate su questa nuova rete di carbonio possono rendere più intensa l'accumulo di energia della batteria. Ciò può rendere veicoli elettrici e altri dispositivi che utilizzano batterie agli ioni di litio più piccoli e più leggeri.
Tuttavia, come il grafene, capire come produrre questa nuova versione su larga scala è la prossima sfida. L'attuale metodo di assemblaggio si basa su una superficie d'oro super liscia su cui inizialmente molecole contenenti carbonio formano catene esagonali collegate. Le reazioni successive collegano queste catene per formare forme quadrate e ottagonali, rendendo il risultato finale diverso dal grafene.
I ricercatori hanno spiegato: "La nuova idea è quella di utilizzare precursori molecolari regolati per produrre bifenil invece di grafene. L'obiettivo ora è produrre fogli di materiale più grandi in modo che le sue proprietà possano essere meglio comprese".
Tempo post: gennaio-06-2022
