Los investigadores han predicho una nueva red de carbono, similar al grafeno, pero con una microestructura más compleja, que podría dar lugar a mejores baterías para vehículos eléctricos. El grafeno es, sin duda, la forma peculiar de carbono más conocida. Se ha considerado como un posible nuevo paradigma para la tecnología de baterías de iones de litio, pero nuevos métodos de fabricación podrían producir baterías con mayor capacidad energética.
El grafeno puede considerarse una red de átomos de carbono, donde cada átomo está conectado a tres adyacentes para formar pequeños hexágonos. Sin embargo, los investigadores especulan que, además de esta estructura de panal, también pueden generarse otras estructuras.
Este es el nuevo material desarrollado por un equipo de la Universidad de Marburgo en Alemania y la Universidad Aalto en Finlandia. Lograron orientar los átomos de carbono en nuevas direcciones. La denominada red de bifenilo está compuesta por hexágonos, cuadrados y octágonos, lo que conforma una estructura más compleja que la del grafeno. Los investigadores afirman que, por lo tanto, posee propiedades electrónicas significativamente diferentes y, en algunos aspectos, más ventajosas.
Por ejemplo, aunque el grafeno es apreciado por su capacidad como semiconductor, la nueva red de carbono se comporta más como un metal. De hecho, con tan solo 21 átomos de ancho, las franjas de la red de bifenilo pueden utilizarse como hilos conductores para dispositivos electrónicos. Señalaron que, a esta escala, el grafeno aún se comporta como un semiconductor.
El autor principal afirmó: “Este nuevo tipo de red de carbono también puede utilizarse como un excelente material de ánodo para baterías de iones de litio. En comparación con los materiales actuales basados en grafeno, tiene una mayor capacidad de almacenamiento de litio”.
El ánodo de una batería de iones de litio suele estar compuesto de grafito sobre una lámina de cobre. Posee una alta conductividad eléctrica, esencial no solo para la colocación reversible de iones de litio entre sus capas, sino también porque puede mantener esta conductividad durante miles de ciclos. Esto la convierte en una batería altamente eficiente y, además, en una batería de larga duración sin degradación.
Sin embargo, alternativas más eficientes y compactas basadas en esta nueva red de carbono pueden aumentar la necesidad de almacenamiento de energía en baterías. Esto podría permitir que los vehículos eléctricos y otros dispositivos que utilizan baterías de iones de litio sean más pequeños y ligeros.
Sin embargo, al igual que con el grafeno, el próximo desafío reside en descubrir cómo fabricar esta nueva versión a gran escala. El método de ensamblaje actual se basa en una superficie de oro extremadamente lisa sobre la cual las moléculas que contienen carbono forman inicialmente cadenas hexagonales conectadas. Reacciones posteriores conectan estas cadenas para formar figuras cuadradas y octogonales, lo que hace que el resultado final sea diferente del grafeno.
Los investigadores explicaron: “La nueva idea consiste en utilizar precursores moleculares ajustados para producir bifenilo en lugar de grafeno. El objetivo ahora es producir láminas de material más grandes para poder comprender mejor sus propiedades”.
Fecha de publicación: 6 de enero de 2022
