Los investigadores han predicho una nueva red de carbono, similar al grafeno, pero con una microestructura más compleja, que podría conducir a mejores baterías para vehículos eléctricos. El grafeno es posiblemente la forma peculiar de carbono más famosa. Se ha considerado una posible nueva regla de juego para la tecnología de baterías de iones de litio, pero los nuevos métodos de fabricación podrían eventualmente producir baterías de mayor consumo energético.
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 formar diminutos hexágonos. Sin embargo, los investigadores especulan que, además de esta estructura de panal, también se pueden generar otras estructuras.
Este es el nuevo material desarrollado por un equipo de la Universidad de Marburgo (Alemania) y la Universidad Aalto (Finlandia). Impulsaron átomos de carbono en nuevas direcciones. La denominada red de bifenilo está compuesta por hexágonos, cuadrados y octógonos, una red más compleja que la del grafeno. Los investigadores afirman que, por lo tanto, posee 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, con 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 anódico para baterías de iones de litio. En comparación con los materiales actuales basados en grafeno, presenta una mayor capacidad de almacenamiento de litio».
El ánodo de una batería de iones de litio suele estar compuesto de grafito extendido sobre una lámina de cobre. Posee una alta conductividad eléctrica, esencial no solo para la distribución reversible de iones de litio entre sus capas, sino también porque puede continuar haciéndolo durante miles de ciclos. Esto la convierte en una batería altamente eficiente, pero también en una batería que puede durar mucho tiempo sin degradarse.
Sin embargo, alternativas más eficientes y compactas basadas en esta nueva red de carbono pueden aumentar la intensidad del almacenamiento de energía en baterías. Esto podría hacer 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 reto es descubrir cómo fabricar esta nueva versión a gran escala. El método actual de ensamblaje se basa en una superficie de oro superlisa sobre la que las moléculas de carbono forman inicialmente cadenas hexagonales conectadas. Las reacciones posteriores conectan estas cadenas para formar formas cuadradas y octogonales, lo que diferencia el resultado final del grafeno.
Los investigadores explicaron: «La nueva idea es utilizar precursores moleculares ajustados para producir bifenilo en lugar de grafeno. El objetivo ahora es producir láminas de material más grandes para comprender mejor sus propiedades».
Hora de publicación: 06-ene-2022
