Litiumbatterye het mobiele elektroniese toestelle ‘n rewolusie teweeggebring en word in nuwe energietoestelle gebruik, maar verdere verbeterings in lewe en krag sal nuwe tegnologie vereis. Een opsie is litiummetaalbatterye, wat langer batterylewe en vinniger laaispoed het, maar daar is probleme met hierdie tegnologie. Litiumafsettings, wat dendriete genoem word, is geneig om op die anode te groei en kan ‘n kortsluiting vorm, wat batteryonderbreking, brand of ontploffing veroorsaak.

Tans het navorsers van die Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, University of Chinese Academy of Sciences en China High Pressure Science and Technology Research Centre ‘n membraanskeier ontwerp wat op koolstofallotrope gebaseer is. Dit word grafeen genoem, wat as ‘n litiumioonfilter dien om dendritiese groei te voorkom [Shangetal. Materiaal.10(2018) 191-199].

Litiummetaalbatterye is soortgelyk in konsep aan litiumbatterye, maar maak staat op litiummetaalanodes. Tydens die ontladingsproses verskaf die litiumanode elektrone aan die katode deur ‘n eksterne stroombaan. Wanneer dit egter laai, word litium op die anode neergesit. In hierdie proses sal ongewenste dendriete vorm.

Dit is die funksie van die diafragma. Die membraanskeier gemaak van ultradun (10nm) grafiet diasetileen (twee-dimensionele seskantige koolstofatoom monolaag verbind deur barnsteensuurkettings) het belangrike praktiese waarde. Grafietdiasetileen het nie net elastisiteit en taaiheid nie, maar die chemiese struktuur daarvan vorm ook ‘n eenvormige porienetwerk, wat slegs een litiumioon toelaat om deur te gaan. Dit reguleer die beweging van ione deur die membraan, wat lei tot ‘n hoogs eenvormige diffusie van ione. Dit is belangrik dat hierdie eienskap die groei van litiumdendriete effektief inhibeer.

Li Yuliang van die Instituut vir Chemie van die Chinese Akademie vir Wetenskappe, wat die navorsing gelei het, het verduidelik dat litiumdendriete die soliede elektroliet-koppelvlak kan stabiliseer en sodoende die leeftyd van die toestel en die Coulomb-krag verleng. Voorkom boomvormige kortsluiting en bereik die battery veilig.

Navorsers glo dat grafeen-dietienfilms sommige van die netelige probleme waarmee litiumbatterye en ander alkalimetaalbatterye te kampe het, kan oorkom.

Li het gesê dat grafitiese diasetileen ‘n gettermateriaal is met hipergekonjugeerde struktuur, inherente bandgaping, natuurlike makroporeuse struktuur en halfgeleierfunksie. Dit bied ‘n groot vooruitsig om groot wetenskaplike probleme op hierdie gebied op te los.

Tweedimensionele data is ook baie eenvoudig, en dit is maklik om onder algemene laboratoriumtoestande te verkry.

Navorsers het aan verslaggewers gesê dat alhoewel meer werk gedoen moet word om die kwaliteit van grafiet-diasetileenfilms op groot skaal te verbeter, glo ons dat grafiet-diasetileen ‘n ernstige impak op die veiligheid van litiumbatterye kan hê.