חוקרים חזו רשת פחמן חדשה, בדומה לגרפן, אך עם מיקרו-מבנה מורכב יותר, שעשויה להוביל לסוללות טובות יותר לרכבים חשמליים. גרפן הוא כנראה הצורה הייחודית המפורסמת ביותר של פחמן. הוא נחשב ככלל משחק חדש פוטנציאלי לטכנולוגיית סוללות ליתיום-יון, אך שיטות ייצור חדשות יכולות בסופו של דבר לייצר סוללות עתירות אנרגיה יותר.
ניתן לראות גרפן כרשת של אטומי פחמן, שבה כל אטום פחמן מחובר לשלושה אטומי פחמן סמוכים ליצירת משושים זעירים. עם זאת, החוקרים משערים כי בנוסף למבנה חלת דבש ישיר זה, ניתן ליצור גם מבנים אחרים.
זהו החומר החדש שפותח על ידי צוות מאוניברסיטת מרבורג בגרמניה ומאוניברסיטת אלטו בפינלנד. הם שכנעו את אטומי הפחמן לכיוונים חדשים. רשת הביפניל, המכונה רשת, מורכבת ממשושים, ריבועים ומתומנים, שהיא רשת מורכבת יותר מגרפן. החוקרים אומרים כי, לכן, יש לה תכונות אלקטרוניות שונות באופן משמעותי, ובמובנים מסוימים, רצויות יותר.
לדוגמה, למרות שגרפן מוערך בזכות יכולתו כמוליך למחצה, רשת הפחמן החדשה מתנהגת יותר כמו מתכת. למעשה, כאשר היא ברוחב של 21 אטומים בלבד, ניתן להשתמש בפסי רשת הביפניל כחוטים מוליכים עבור מכשירים אלקטרוניים. הם ציינו שבקנה מידה זה, גרפן עדיין מתנהג כמוליך למחצה.
המחבר הראשי אמר: "סוג חדש זה של רשת פחמן יכול לשמש גם כחומר אנודה מצוין לסוללות ליתיום-יון. בהשוואה לחומרים מבוססי גרפן הנוכחיים, יש לו קיבולת אחסון ליתיום גדולה יותר."
האנודה של סוללת ליתיום-יון מורכבת בדרך כלל מגרפיט המפוזר על נייר נחושת. יש לה מוליכות חשמלית גבוהה, שהיא חיונית לא רק להצבת יוני ליתיום באופן הפיך בין שכבותיה, אלא גם משום שהיא יכולה להמשיך לעשות זאת במשך אלפי מחזורים פוטנציאליים. זה הופך אותה לסוללה יעילה ביותר, אך גם לסוללה שיכולה להחזיק מעמד זמן רב ללא התדרדרות.
עם זאת, חלופות יעילות וקטנות יותר המבוססות על רשת פחמן חדשה זו יכולות להפוך את אחסון האנרגיה של הסוללות לאינטנסיבי יותר. הדבר עשוי להפוך כלי רכב חשמליים ומכשירים אחרים המשתמשים בסוללות ליתיום-יון לקטנים וקלים יותר.
עם זאת, כמו גרפן, האתגר הבא הוא להבין כיצד לייצר גרסה חדשה זו בקנה מידה גדול. שיטת ההרכבה הנוכחית מסתמכת על משטח זהב חלק במיוחד, עליו מולקולות המכילות פחמן יוצרות בתחילה שרשראות משושה מחוברות. תגובות לאחר מכן מחברות את השרשראות הללו ליצירת צורות מרובעות ומתומנות, מה שהופך את התוצאה הסופית לשונה מגרפן.
החוקרים הסבירו: "הרעיון החדש הוא להשתמש בחומרים מולקולריים מותאמים כדי לייצר ביפניל במקום גרפן. המטרה כעת היא לייצר יריעות גדולות יותר של חומר כדי שניתן יהיה להבין טוב יותר את תכונותיו."
זמן פרסום: ינואר-06-2022
