Los investigadores han predicho una nueva red de carbono, similar al de grafeno, pero con una microestructura más compleja, que puede conducir a mejores baterías eléctricas de vehículos. El grafeno es posiblemente la forma peculiar más famosa de carbono. Se ha aprovechado como una nueva regla de juego potencial para la tecnología de baterías de iones de litio, pero los nuevos métodos de fabricación eventualmente pueden producir baterías más intensivas en energía.
El grafeno puede verse como una red de átomos de carbono, donde cada átomo de carbono está conectado a tres átomos de carbono adyacentes para producir pequeños hexágonos. Sin embargo, los investigadores especulan que, además de esta estructura directa de panal, también se pueden generar otras estructuras.
Este es el nuevo material desarrollado por un equipo de la Universidad de Marburg en Alemania y la Universidad de Aalto en Finlandia. Coaxaron los átomos de carbono en nuevas direcciones. La llamada red bifenílica está compuesta de hexágonos, cuadrados y octagonos, que es una cuadrícula más compleja que el grafeno. Los investigadores dicen que, por lo tanto, tiene propiedades electrónicas significativamente diferentes y, en algunos aspectos, más deseables.
Por ejemplo, aunque el grafeno se valora por su capacidad como semiconductor, la nueva red de carbono se comporta más como un metal. De hecho, cuando solo 21 átomos de ancho, las rayas de la red de bifenilo se pueden usar como hilos conductores para dispositivos electrónicos. Señalaron que a esta escala, el grafeno todavía se comporta como un semiconductor.
El autor principal dijo: "Este nuevo tipo de red de carbono también se puede utilizar como un excelente material de ánodo para las baterías de iones de litio. En comparación con los materiales a base de grafeno actuales, tiene una mayor capacidad de almacenamiento de litio".
El ánodo de una batería de iones de litio generalmente se compone de grafito extendido sobre papel de cobre. Tiene una alta conductividad eléctrica, que no solo es esencial para colocar reversiblemente los iones de litio entre sus capas, sino también porque puede continuar haciéndolo durante potencialmente miles de ciclos. Esto lo convierte en una batería altamente eficiente, pero también una batería que puede durar mucho tiempo sin degradación.
Sin embargo, las alternativas más eficientes y más pequeñas basadas en esta nueva red de carbono pueden hacer que el almacenamiento de energía de la batería sea más intensivo. Esto puede hacer que los vehículos eléctricos y otros dispositivos que utilizan baterías de iones de litio sean más pequeñas y ligeras.
Sin embargo, al igual que Graphene, descubrir cómo fabricar esta nueva versión a gran escala es el próximo desafío. El método actual de ensamblaje se basa en una superficie de oro súper lisa en la que las moléculas que contienen carbono inicialmente forman cadenas hexagonales conectadas. Las reacciones posteriores conectan estas cadenas para formar formas cuadradas y octogonales, lo que hace que el resultado final sea diferente del grafeno.
Los investigadores explicaron: "La nueva idea es usar precursores moleculares ajustados para producir bifenilo en lugar de grafeno. El objetivo ahora es producir láminas de material más grandes para que sus propiedades puedan entenderse mejor".
Tiempo de publicación: enero-06-2022
