Các nhà nghiên cứu đã dự đoán một mạng lưới carbon mới, tương tự như graphene, nhưng có cấu trúc vi mô phức tạp hơn, có thể dẫn đến pin xe điện tốt hơn. Graphene được cho là dạng carbon đặc biệt nổi tiếng nhất. Nó đã được khai thác như một quy tắc trò chơi mới tiềm năng cho công nghệ pin lithium-ion, nhưng các phương pháp sản xuất mới cuối cùng có thể sản xuất ra pin có công suất lớn hơn.
Graphene có thể được xem như một mạng lưới các nguyên tử carbon, trong đó mỗi nguyên tử carbon được kết nối với ba nguyên tử carbon liền kề để tạo ra các hình lục giác nhỏ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu suy đoán rằng ngoài cấu trúc tổ ong trực tiếp này, các cấu trúc khác cũng có thể được tạo ra.
Đây là vật liệu mới do một nhóm nghiên cứu từ Đại học Marburg ở Đức và Đại học Aalto ở Phần Lan phát triển. Họ đã đưa các nguyên tử carbon vào những hướng mới. Cái gọi là mạng biphenyl bao gồm các hình lục giác, hình vuông và hình bát giác, là một lưới phức tạp hơn graphene. Các nhà nghiên cứu cho biết, do đó, nó có các tính chất điện tử khác biệt đáng kể và ở một số khía cạnh, đáng mong muốn hơn.
Ví dụ, mặc dù graphene được đánh giá cao vì khả năng của nó như một chất bán dẫn, mạng lưới carbon mới hoạt động giống kim loại hơn. Trên thực tế, khi chỉ rộng 21 nguyên tử, các dải của mạng lưới biphenyl có thể được sử dụng làm sợi dẫn điện cho các thiết bị điện tử. Họ chỉ ra rằng ở quy mô này, graphene vẫn hoạt động như một chất bán dẫn.
Tác giả chính cho biết: “Loại mạng lưới carbon mới này cũng có thể được sử dụng làm vật liệu anode tuyệt vời cho pin lithium-ion. So với các vật liệu dựa trên graphene hiện tại, nó có khả năng lưu trữ lithium lớn hơn”.
Anode của pin lithium-ion thường được tạo thành từ than chì trải trên lá đồng. Nó có độ dẫn điện cao, không chỉ cần thiết để đặt các ion lithium giữa các lớp của nó một cách thuận nghịch mà còn vì nó có thể tiếp tục làm như vậy trong hàng nghìn chu kỳ. Điều này làm cho nó trở thành một loại pin có hiệu suất cao, nhưng cũng là loại pin có thể tồn tại trong thời gian dài mà không bị suy giảm.
Tuy nhiên, các giải pháp thay thế hiệu quả hơn và nhỏ hơn dựa trên mạng lưới carbon mới này có thể khiến việc lưu trữ năng lượng pin trở nên chuyên sâu hơn. Điều này có thể khiến xe điện và các thiết bị khác sử dụng pin lithium-ion nhỏ hơn và nhẹ hơn.
Tuy nhiên, giống như graphene, việc tìm ra cách sản xuất phiên bản mới này trên quy mô lớn là thách thức tiếp theo. Phương pháp lắp ráp hiện tại dựa trên bề mặt vàng siêu mịn mà các phân tử chứa carbon ban đầu tạo thành các chuỗi lục giác được kết nối. Các phản ứng tiếp theo kết nối các chuỗi này để tạo thành các hình vuông và bát giác, khiến kết quả cuối cùng khác với graphene.
Các nhà nghiên cứu giải thích: "Ý tưởng mới là sử dụng các tiền chất phân tử đã điều chỉnh để sản xuất biphenyl thay vì graphene. Mục tiêu hiện tại là sản xuất các tấm vật liệu lớn hơn để có thể hiểu rõ hơn về các đặc tính của nó".
Thời gian đăng: 06-01-2022
