Le batterie agli ioni di litio hanno rivoluzionato l'elettronica mobile e vengono utilizzate in nuove apparecchiature energetiche, ma ulteriori miglioramenti in termini di durata e potenza richiederanno nuove tecnologie. Un'opzione sono le batterie al litio-metallo, che durano più a lungo. Il caricamento è più veloce, ma c'è un problema con questa tecnica: i depositi di litio, noti come dendriti, tendono a crescere sull'anodo, potenzialmente causando un cortocircuito, che può causare guasti alla batteria, incendio o esplosione.
Ora, i ricercatori dell'Istituto di chimica dell'Accademia cinese delle scienze, l'Università dell'Accademia cinese delle scienze e il Centro di ricerca scientifica e tecnologica ad alta tensione della Cina hanno progettato un separatore di membrana basato su allotropi di carbonio, chiamato grafdiyne e usato come Filtro agli ioni di litio e prevenzione della crescita dei dendriti 'Shang et al., Material.10 (2018) 191-199'.
Una batteria al litio è concettualmente simile a una batteria agli ioni di litio, ma si basa su un anodo di metallo al litio: durante la scarica, l'anodo di metallo al litio fornisce elettroni al catodo attraverso un circuito esterno, ma durante la ricarica il metallo di litio viene depositato sull'anodo. Nel processo, si possono formare dendriti indesiderati.
Questo è dove il film entra nel separatore. Pellicola Separatore ultrasottile (10 nm) di grafite diyne (s catene diacetylene di atomi di carbonio nel ponte del singolo strato esagonale bidimensionale) fatto per avere alcune prestazioni significative. grafite diacetylenic avendo elasticità e contemporaneamente non solo solidità, la sua struttura chimica è formato anche rete uniformemente poroso, in modo che ciascuna apertura permettendo solo uno ioni di litio. questo movimento di regolazione di ioni attraverso la membrana, in modo che la diffusione altamente uniforme degli ioni è importante che Questa caratteristica della batteria inibisce efficacemente la crescita dei dendriti di litio.
La guida dell'Istituto di ricerca chimica Yuliang spiegato: 'soppressione di dendrite litio può essere stabile interfaccia elettrolita solido, aumentando così l'efficienza vita e Coulomb del dispositivo.' Dendritica può evitare un corto circuito, migliorando così la sicurezza della batteria .
I ricercatori ritengono diacetylenic film di grafite può superare alcuni problemi difficili ed altre batterie al litio metalli alcalini attualmente di fronte.
'Grafite diyne è un materiale ideale per la struttura macroporosa naturale e le proprietà di un semiconduttore con una struttura super-coniugato, il gap di banda intrinseca, che mostra una grande promessa per risolvere importanti problemi scientifici nel settore,' detto Lee.
È anche molto semplice materiale bidimensionale in condizioni normali di laboratorio, facile da produrre.
"Sebbene siano necessari ulteriori sforzi per migliorare la qualità delle membrane diyne in grafite su larga scala, crediamo che il diacetilene di grafite possa portare importanti progressi nella sicurezza delle batterie al litio", hanno detto i ricercatori ai giornalisti.
