Un nuevo material “superior” al grafeno podría desbloquear baterías innovadoras

Un nuevo material “superior” al grafeno podría desbloquear baterías innovadoras

Un nuevo material "superior" al grafeno podría desbloquear baterías innovadoras

Una nueva red de carbono, similar al grafeno pero con una estructura microscópica mucho más compleja, podría conducir a mejores baterías de vehículos eléctricos que los investigadores han predicho. El grafeno, posiblemente la forma exótica de carbono más conocida, ya se ha aprovechado como un potencial cambio de juego en la tecnología de baterías de iones de litio, pero los nuevos métodos de fabricación podrían eventualmente producir células aún más densas en energía.

El grafeno es básicamente una malla de átomos de carbono, en la que se crean pequeños hexágonos cuando cada uno se une a tres vecinos. Sin embargo, los investigadores han teorizado que también se podrían generar otras estructuras, más allá de este sencillo panal de abejas.

Eso es lo que han desarrollado un equipo de la Universidad de Marburg en Alemania y la Universidad de Aalto en Finlandia, una vez más aprovechando los átomos de carbono pero persuadiéndolos en nuevas orientaciones. La llamada Red de bifenileno ese es el resultado se compone de hexágonos, cuadrados y octágonos, una malla más compleja que las formas de grafeno. Como resultado, tiene propiedades electrónicas claramente diferentes, y de alguna manera preferibles, dicen los investigadores.

Por ejemplo, mientras que el grafeno es apreciado por su capacidad de actuar como semiconductor, la nueva red de carbono se comporta más como un metal. Con solo 21 átomos de ancho, de hecho, franjas de Red de bifenileno Puede funcionar como cables conductores para dispositivos electrónicos. A esa escala, el grafeno todavía se comporta como un semiconductor, señalan.

“Esta nueva red de carbono también puede servir como un material de ánodo superior en baterías de iones de litio, con una mayor capacidad de almacenamiento de litio en comparación con la de los materiales actuales basados ​​en grafeno”, Qitang Fan, de la Universidad de Marburg, y autor principal de la nuevo estudio, sugiere.

Los ánodos de las baterías de iones de litio se componen típicamente de grafito en capas sobre una lámina de cobre. Es altamente conductivo, lo cual es esencial no solo para colocar de manera reversible iones de litio entre sus capas, sino también porque puede continuar haciéndolo durante potencialmente miles de ciclos. Eso lo convierte en una batería eficiente pero también en una que dura períodos prolongados sin degradarse.

Sin embargo, una alternativa aún más eficiente y más pequeña basada en esta nueva red de carbono podría generar células más densas. Eso podría permitir que los vehículos eléctricos y otros dispositivos que usan baterías de iones de litio sean más pequeños y livianos.

Sin embargo, al igual que con el grafeno, el próximo desafío es descubrir cómo fabricar esta nueva versión a escala. El método de ensamblaje actual se basa en una superficie de oro súper suave, sobre la cual las moléculas que contienen carbono se forman inicialmente en cadenas de hexágonos unidos. Una reacción posterior une esas cadenas, formando los cuadrados y octágonos que distinguen el resultado final del grafeno.

“La nueva idea es utilizar precursores moleculares que se modifican para producir bifenileno en lugar de grafeno”, explica Linghao Yan, de la Universidad de Aalto. El objetivo es ahora producir láminas más grandes del material, de modo que se puedan comprender mejor sus propiedades.

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