Os investigadores predixeron unha nova rede de carbono, semellante ao grafeno, pero cunha microestrutura máis complexa, que podería levar a mellores baterías para vehículos eléctricos. O grafeno é posiblemente a forma peculiar de carbono máis famosa. Foi considerado unha posible nova regra de xogo para a tecnoloxía das baterías de ións de litio, pero os novos métodos de fabricación poden acabar producindo baterías que consuman máis enerxía.
O grafeno pódese ver como unha rede de átomos de carbono, onde cada átomo de carbono está conectado a tres átomos de carbono adxacentes para producir pequenos hexágonos. Non obstante, os investigadores especulan que, ademais desta estrutura directa en forma de panal, tamén se poden xerar outras estruturas.
Este é o novo material desenvolvido por un equipo da Universidade de Marburg, en Alemaña, e da Universidade de Aalto, en Finlandia. Convenceron aos átomos de carbono cara a novas direccións. A chamada rede de bifenilo está composta por hexágonos, cadrados e octógonos, que é unha malla máis complexa que a do grafeno. Os investigadores din que, polo tanto, ten propiedades electrónicas significativamente diferentes e, nalgúns aspectos, máis desexables.
Por exemplo, aínda que o grafeno se valora pola súa capacidade como semicondutor, a nova rede de carbono compórtase máis como un metal. De feito, cando só ten 21 átomos de ancho, as raias da rede de bifenilo pódense usar como fíos condutores para dispositivos electrónicos. Sinalaron que a esta escala, o grafeno aínda se comporta como un semicondutor.
O autor principal dixo: «Este novo tipo de rede de carbono tamén se pode empregar como un excelente material de ánodo para baterías de ións de litio. En comparación cos materiais actuais baseados en grafeno, ten unha maior capacidade de almacenamento de litio».
O ánodo dunha batería de ións de litio adoita estar composto de grafito estendido sobre unha lámina de cobre. Ten unha alta condutividade eléctrica, o que non só é esencial para colocar reversiblemente os ións de litio entre as súas capas, senón tamén porque pode seguir facéndoo durante potencialmente miles de ciclos. Isto convértea nunha batería moi eficiente, pero tamén nunha batería que pode durar moito tempo sen degradación.
Non obstante, as alternativas máis eficientes e pequenas baseadas nesta nova rede de carbono poden facer que o almacenamento de enerxía en baterías sexa máis intensivo. Isto pode facer que os vehículos eléctricos e outros dispositivos que usan baterías de ións de litio sexan máis pequenos e lixeiros.
Non obstante, do mesmo xeito que co grafeno, o seguinte reto é descubrir como fabricar esta nova versión a grande escala. O método actual de ensamblaxe baséase nunha superficie de ouro superlisa sobre a que as moléculas que conteñen carbono forman inicialmente cadeas hexagonais conectadas. As reaccións posteriores conectan estas cadeas para formar formas cadradas e octogonais, o que fai que o resultado final sexa diferente do grafeno.
Os investigadores explicaron: «A nova idea é empregar precursores moleculares axustados para producir bifenilo en lugar de grafeno. O obxectivo agora é producir láminas de material máis grandes para que se poidan comprender mellor as súas propiedades».
Data de publicación: 06-01-2022
