I ricercatori hanno previsto la formazione di una nuova rete di carbonio, simile al grafene ma con una microstruttura più complessa, che potrebbe portare a batterie per veicoli elettrici più performanti. Il grafene è probabilmente la forma peculiare di carbonio più conosciuta. È stato individuato come potenziale nuovo punto di svolta per la tecnologia delle batterie agli ioni di litio, ma nuovi metodi di produzione potrebbero in futuro consentire la realizzazione di batterie con una maggiore capacità energetica.
Il grafene può essere visto come una rete di atomi di carbonio, dove ogni atomo di carbonio è collegato a tre atomi di carbonio adiacenti a formare minuscoli esagoni. Tuttavia, i ricercatori ipotizzano che, oltre a questa struttura a nido d'ape diretta, possano essere generate anche altre strutture.
Si tratta di un nuovo materiale sviluppato da un team dell'Università di Marburgo, in Germania, e dell'Università Aalto, in Finlandia. I ricercatori sono riusciti a orientare gli atomi di carbonio in direzioni inedite. La cosiddetta rete di bifenile è composta da esagoni, quadrati e ottagoni, una struttura più complessa rispetto al grafene. I ricercatori affermano che, di conseguenza, possiede proprietà elettroniche significativamente diverse e, per certi aspetti, più desiderabili.
Ad esempio, sebbene il grafene sia apprezzato per le sue proprietà di semiconduttore, la nuova rete di carbonio si comporta più come un metallo. Infatti, quando ha una larghezza di soli 21 atomi, le strisce della rete di bifenile possono essere utilizzate come fili conduttivi per dispositivi elettronici. Hanno sottolineato che a questa scala, il grafene si comporta ancora come un semiconduttore.
L'autore principale ha affermato: "Questo nuovo tipo di rete di carbonio può essere utilizzato anche come eccellente materiale anodico per batterie agli ioni di litio. Rispetto agli attuali materiali a base di grafene, presenta una maggiore capacità di accumulo di litio."
L'anodo di una batteria agli ioni di litio è solitamente composto da grafite stesa su un foglio di rame. Possiede un'elevata conduttività elettrica, essenziale non solo per il trasferimento reversibile degli ioni di litio tra i suoi strati, ma anche perché può mantenere questa caratteristica per potenzialmente migliaia di cicli. Ciò rende la batteria estremamente efficiente e, al contempo, durevole nel tempo, senza subire degrado.
Tuttavia, alternative più efficienti e compatte basate su questa nuova rete di carbonio possono rendere più intensivo l'accumulo di energia nelle batterie. Ciò potrebbe consentire la realizzazione di veicoli elettrici e altri dispositivi che utilizzano batterie agli ioni di litio più piccoli e leggeri.
Tuttavia, come per il grafene, la prossima sfida consiste nel capire come produrre questa nuova versione su larga scala. L'attuale metodo di assemblaggio si basa su una superficie d'oro estremamente liscia sulla quale le molecole contenenti carbonio formano inizialmente catene esagonali interconnesse. Reazioni successive collegano queste catene per formare strutture quadrate e ottagonali, rendendo il risultato finale diverso dal grafene.
I ricercatori hanno spiegato: "La nuova idea è quella di utilizzare precursori molecolari modificati per produrre bifenile anziché grafene. L'obiettivo ora è produrre fogli di materiale più grandi in modo da poterne comprendere meglio le proprietà."
Data di pubblicazione: 6 gennaio 2022
