Onderzoekers hebben een nieuw koolstofnetwerk voorspeld, vergelijkbaar met grafeen, maar met een complexere microstructuur, dat kan leiden tot betere batterijen voor elektrische voertuigen.Grafeen is misschien wel de bekendste eigenaardige vorm van koolstof.Het is aangeboord als een potentiële nieuwe spelregel voor lithium-ionbatterijtechnologie, maar nieuwe productiemethoden kunnen uiteindelijk energie-intensievere batterijen produceren.
Grafeen kan worden gezien als een netwerk van koolstofatomen, waarbij elk koolstofatoom is verbonden met drie aangrenzende koolstofatomen om kleine zeshoeken te produceren.De onderzoekers speculeren echter dat naast deze directe honingraatstructuur ook andere structuren kunnen worden gegenereerd.
Dit is het nieuwe materiaal dat is ontwikkeld door een team van de Universiteit van Marburg in Duitsland en de Aalto Universiteit in Finland.Ze hebben koolstofatomen overgehaald om nieuwe richtingen in te slaan.Het zogenaamde bifenylnetwerk is samengesteld uit zeshoeken, vierkanten en achthoeken, wat een complexer raster is dan grafeen.De onderzoekers zeggen dat het daarom aanzienlijk andere, en in sommige opzichten wenselijkere elektronische eigenschappen heeft.
Hoewel grafeen bijvoorbeeld wordt gewaardeerd om zijn vermogen als halfgeleider, gedraagt het nieuwe koolstofnetwerk zich meer als een metaal.In feite kunnen de strepen van het bifenylnetwerk, wanneer ze slechts 21 atomen breed zijn, worden gebruikt als geleidende draden voor elektronische apparaten.Ze wezen erop dat grafeen zich op deze schaal nog steeds gedraagt als een halfgeleider.
De hoofdauteur zei: “Dit nieuwe type koolstofnetwerk kan ook worden gebruikt als uitstekend anodemateriaal voor lithium-ionbatterijen.Vergeleken met de huidige op grafeen gebaseerde materialen, heeft het een grotere opslagcapaciteit voor lithium.”
De anode van een lithium-ionbatterij is meestal samengesteld uit grafiet dat op koperfolie is uitgespreid.Het heeft een hoge elektrische geleidbaarheid, wat niet alleen essentieel is voor het omkeerbaar plaatsen van lithiumionen tussen de lagen, maar ook omdat het dit potentieel duizenden cycli kan blijven doen.Dit maakt het een zeer efficiënte batterij, maar ook een batterij die lang mee kan zonder degradatie.
Efficiëntere en kleinere alternatieven op basis van dit nieuwe koolstofnetwerk kunnen de opslag van batterij-energie echter intensiever maken.Hierdoor kunnen elektrische voertuigen en andere apparaten die lithium-ionbatterijen gebruiken, kleiner en lichter worden.
Maar net als bij grafeen is het de volgende uitdaging om uit te zoeken hoe deze nieuwe versie op grote schaal kan worden vervaardigd.De huidige manier van assembleren is gebaseerd op een superglad goudoppervlak waarop koolstofhoudende moleculen in eerste instantie verbonden hexagonale ketens vormen.Daaropvolgende reacties verbinden deze ketens om vierkante en achthoekige vormen te vormen, waardoor het eindresultaat anders is dan dat van grafeen.
De onderzoekers legden uit: “Het nieuwe idee is om aangepaste moleculaire voorlopers te gebruiken om bifenyl te produceren in plaats van grafeen.Het doel is nu om grotere vellen materiaal te produceren, zodat de eigenschappen beter begrepen kunnen worden.”
Posttijd: 06-jan-2022