I ricercatori hanno previsto una nuova rete di carbonio, simile al grafene, ma con una microstruttura più complessa, che potrebbe portare a batterie per veicoli elettrici migliori. Il grafene è probabilmente la forma peculiare di carbonio più famosa. È stato sfruttato come potenziale nuova regola del gioco per la tecnologia delle batterie agli ioni di litio, ma nuovi metodi di produzione potrebbero in futuro produrre batterie a maggiore consumo energetico.
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 formare minuscoli esagoni. Tuttavia, i ricercatori ipotizzano che oltre a questa struttura a nido d'ape diretta, si possano generare anche altre strutture.
Questo è il nuovo materiale sviluppato da un team dell'Università di Marburgo in Germania e dell'Università Aalto in Finlandia. Hanno spinto gli atomi di carbonio verso nuove direzioni. La cosiddetta rete bifenilica è composta da esagoni, quadrati e ottagoni, una griglia più complessa del grafene. I ricercatori affermano che, pertanto, presenta proprietà elettroniche significativamente diverse e, per certi aspetti, più desiderabili.
Ad esempio, sebbene il grafene sia apprezzato per le sue proprietà semiconduttive, la nuova rete di carbonio si comporta più come un metallo. Infatti, con una larghezza di soli 21 atomi, le strisce della rete bifenilica 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 le batterie agli ioni di litio. Rispetto agli attuali materiali a base di grafene, ha 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. Ha un'elevata conduttività elettrica, essenziale non solo per il posizionamento reversibile degli ioni di litio tra i suoi strati, ma anche perché può continuare a farlo per potenzialmente migliaia di cicli. Questo la rende una batteria altamente efficiente, ma anche una batteria che può durare a lungo senza degradarsi.
Tuttavia, alternative più efficienti e di dimensioni ridotte basate su questa nuova rete di carbonio possono rendere più intensivo l'accumulo di energia tramite batterie. Ciò potrebbe rendere i veicoli elettrici e altri dispositivi che utilizzano batterie agli ioni di litio più piccoli e leggeri.
Tuttavia, come per il grafene, la prossima sfida è capire come produrre questa nuova versione su larga scala. L'attuale metodo di assemblaggio si basa su una superficie d'oro super liscia su cui le molecole contenenti carbonio formano inizialmente catene esagonali connesse. 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 modificati per produrre bifenile al posto del grafene. L'obiettivo ora è produrre fogli di materiale più grandi, in modo da poterne comprendere meglio le proprietà".
Data di pubblicazione: 06-01-2022
