חוקרים חזו רשת פחמן חדשה, בדומה לגרפן, אך בעלת מבנה מיקרו מורכב יותר, שעשוי להוביל לסוללות רכב חשמליות טובות יותר.גרפן הוא ללא ספק הצורה המוזרה המפורסמת ביותר של פחמן.זה נוצל ככלל משחק חדש פוטנציאלי עבור טכנולוגיית סוללות ליתיום-יון, אך שיטות ייצור חדשות יכולות בסופו של דבר לייצר סוללות עתירות חשמל יותר.
ניתן לראות בגרפן רשת של אטומי פחמן, כאשר כל אטום פחמן מחובר לשלושה אטומי פחמן סמוכים לייצור משושים זעירים.עם זאת, החוקרים משערים כי בנוסף למבנה חלת הדבש הישיר הזה, ניתן ליצור גם מבנים אחרים.
זהו החומר החדש שפותח על ידי צוות מאוניברסיטת מרבורג בגרמניה ואוניברסיטת אלטו בפינלנד.הם שידלו אטומי פחמן לכיוונים חדשים.רשת הביפניל כביכול מורכבת ממשושים, ריבועים ומתומנים, שהיא רשת מורכבת יותר מגרפן.החוקרים אומרים כי, לפיכך, יש לו תכונות אלקטרוניות שונות באופן משמעותי, ומבחינות מסוימות, רצויות יותר.
לדוגמה, למרות שגרפן מוערך בזכות יכולתו כמוליך למחצה, רשת הפחמן החדשה מתנהגת יותר כמו מתכת.למעשה, כאשר ברוחב 21 אטומים בלבד, הפסים של רשת הביפניל יכולים לשמש כחוטים מוליכים למכשירים אלקטרוניים.הם ציינו שבקנה מידה זה, הגרפן עדיין מתנהג כמו מוליך למחצה.
המחבר הראשי אמר: "סוג חדש זה של רשת פחמן יכול לשמש גם כחומר אנודה מצוין לסוללות ליתיום-יון.בהשוואה לחומרים המבוססים על גרפן כיום, יש לו קיבולת אחסון ליתיום גדולה יותר."
האנודה של סוללת ליתיום-יון מורכבת בדרך כלל מגרפיט שנמרח על רדיד נחושת.יש לו מוליכות חשמלית גבוהה, שהיא לא רק חיונית להצבה הפיכה של יוני ליתיום בין השכבות שלו, אלא גם בגלל שהיא יכולה להמשיך לעשות זאת במשך אלפי מחזורים פוטנציאליים.זה הופך אותה לסוללה יעילה ביותר, אך גם לסוללה שיכולה להחזיק מעמד לאורך זמן ללא השפלה.
עם זאת, חלופות יעילות וקטנות יותר המבוססות על רשת פחמן חדשה זו יכולות להפוך את אחסון האנרגיה של הסוללה לאינטנסיבי יותר.זה עשוי להפוך כלי רכב חשמליים והתקנים אחרים המשתמשים בסוללות ליתיום-יון לקטנים וקלים יותר.
עם זאת, כמו גרפן, להבין כיצד לייצר את הגרסה החדשה הזו בקנה מידה גדול הוא האתגר הבא.שיטת ההרכבה הנוכחית מסתמכת על משטח זהב סופר חלק עליו מולקולות המכילות פחמן יוצרות בתחילה שרשראות משושה מחוברות.תגובות עוקבות מחברות את השרשראות הללו ליצירת צורות מרובעות ומתומנות, מה שהופך את התוצאה הסופית לשונה מגרפן.
החוקרים הסבירו: "הרעיון החדש הוא להשתמש במבשרים מולקולריים מותאמים לייצור ביפניל במקום גרפן.המטרה כעת היא לייצר יריעות חומר גדולות יותר כדי שניתן יהיה להבין טוב יותר את תכונותיו".
זמן פרסום: ינואר-06-2022