Lithiové baterie způsobily revoluci v mobilních elektronických zařízeních a používají se v nových energetických zařízeních, ale další zlepšení životnosti a výkonu bude vyžadovat nové technologie. Jednou z možností jsou lithiové kovové baterie, které mají delší životnost baterie a vyšší rychlost nabíjení, ale s touto technologií jsou problémy. Usazeniny lithia, nazývané dendrity, mají tendenci růst na anodě a mohou tvořit zkrat, což může způsobit selhání baterie, požár nebo výbuch.

V současné době výzkumníci z Ústavu chemie, Čínské akademie věd, Univerzity Čínské akademie věd a Čínského vysokotlakého vědeckého a technologického výzkumného centra navrhli membránový separátor na bázi uhlíkových alotropů. Nazývá se grafen, který funguje jako lithiový iontový filtr, který zabraňuje růstu dendritů [Shangetal. Materiál.10(2018) 191-199].

Lithiové kovové baterie mají podobnou koncepci jako lithiové baterie, ale spoléhají na lithiové kovové anody. Během procesu vybíjení lithiová anoda poskytuje elektrony katodě prostřednictvím vnějšího obvodu. Při nabíjení se však lithium ukládá na anodě. V tomto procesu se vytvoří nežádoucí dendrity.

To je funkce membrány. Důležitou praktickou hodnotu má membránový separátor vyrobený z ultratenkého (10nm) grafit diacetylenu (dvourozměrná monovrstva hexagonálních atomů uhlíku spojená řetězci kyseliny jantarové). Grafitový diacetylen má nejen pružnost a houževnatost, ale jeho chemická struktura také tvoří jednotnou síť pórů, která umožňuje průchod pouze jednomu iontu lithia. To reguluje pohyb iontů přes membránu, což má za následek vysoce rovnoměrnou difúzi iontů. Důležité je, že tato vlastnost účinně inhibuje růst lithiových dendritů.

Li Yuliang z Ústavu chemie Čínské akademie věd, který vedl výzkum, vysvětlil, že dendrity lithia mohou stabilizovat rozhraní pevného elektrolytu, a tím prodloužit životnost zařízení a Coulombovu energii. Zabraňte zkratu ve tvaru stromu a bezpečně dosáhněte baterie.

Vědci se domnívají, že grafen-diethynové filmy mohou překonat některé z ožehavých problémů, kterým čelí lithiové baterie a jiné alkalické kovové baterie.

Li řekl, že grafitický diacetylen je getrový materiál s hyper-konjugovanou strukturou, inherentní zakázané pásmo, přirozenou makroporézní strukturou a polovodičovou funkcí. Poskytuje obrovskou perspektivu pro řešení hlavních vědeckých problémů v této oblasti.

Dvourozměrná data jsou také velmi jednoduchá a lze je snadno získat za obecných laboratorních podmínek.

Výzkumníci řekli novinářům, že ačkoli je třeba udělat více práce pro zlepšení kvality grafit-diacetylenových filmů ve velkém měřítku, věříme, že grafit-diacetylen může mít vážný dopad na bezpečnost lithiových baterií.