باتری‌های لیتیومی انقلابی در دستگاه‌های الکترونیکی متحرک ایجاد کرده‌اند و در دستگاه‌های انرژی جدید مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما بهبود بیشتر در عمر و قدرت نیازمند فناوری‌های جدید است. یکی از گزینه ها باتری های لیتیوم فلزی است که عمر باتری بیشتر و سرعت شارژ بالاتری دارند، اما این فناوری مشکلاتی دارد. رسوبات لیتیوم که دندریت نامیده می شوند، تمایل دارند روی آند رشد کنند و می توانند اتصال کوتاه ایجاد کنند و باعث خرابی باتری، آتش سوزی یا انفجار شوند.

در حال حاضر، محققان مؤسسه شیمی، آکادمی علوم چین، دانشگاه آکادمی علوم چین و مرکز تحقیقات علوم و فناوری فشار بالا چین یک جداکننده غشایی بر اساس آلوتروپ کربن طراحی کرده‌اند. گرافن نامیده می شود که به عنوان فیلتر یون لیتیوم برای جلوگیری از رشد دندریتیک عمل می کند [Shangetal. مواد.10(2018) 191-199].

باتری‌های فلزی لیتیومی از نظر مفهومی شبیه باتری‌های لیتیومی هستند، اما به آندهای فلزی لیتیومی متکی هستند. در طی فرآیند تخلیه، آند لیتیومی الکترون ها را از طریق یک مدار خارجی به کاتد می دهد. با این حال، هنگام شارژ، لیتیوم روی آند رسوب می کند. در این فرآیند دندریت های ناخواسته تشکیل می شوند.

این عملکرد دیافراگم است. جداکننده غشایی ساخته شده از دی استیلن گرافیت فوق نازک (10 نانومتری) (تک لایه اتم کربن شش ضلعی دو بعدی که با زنجیره های اسید سوکسینیک متصل شده است) ارزش عملی مهمی دارد. دی استیلن گرافیت نه تنها خاصیت ارتجاعی و چقرمگی دارد، بلکه ساختار شیمیایی آن نیز یک شبکه منفذی یکنواخت را تشکیل می دهد که به تنها یک یون لیتیوم اجازه عبور از آن را می دهد. این حرکت یون ها را از طریق غشاء تنظیم می کند و در نتیجه انتشار بسیار یکنواخت یون ها ایجاد می شود. نکته مهم این است که این ویژگی به طور موثری از رشد دندریت های لیتیومی جلوگیری می کند.

لی یولیانگ از مؤسسه شیمی آکادمی علوم چین، که این تحقیق را رهبری می کرد، توضیح داد که دندریت های لیتیوم می توانند رابط الکترولیت جامد را تثبیت کنند و در نتیجه عمر دستگاه و توان کولن را افزایش دهند. از اتصال کوتاه درختی جلوگیری کنید و با خیال راحت به باتری برسید.

محققان بر این باورند که فیلم‌های گرافن-دی‌اتین می‌توانند بر برخی از مشکلات خاردار باتری‌های لیتیومی و سایر باتری‌های فلز قلیایی غلبه کنند.

لی گفت که دی استیلن گرافیتی یک ماده دریافت کننده با ساختار فوق مزدوج، شکاف نواری ذاتی، ساختار درشت متخلخل طبیعی و عملکرد نیمه هادی است. چشم انداز بزرگی برای حل مشکلات عمده علمی در این زمینه فراهم می کند.

داده های دو بعدی نیز بسیار ساده هستند و در شرایط عمومی آزمایشگاهی به راحتی به دست می آیند.

محققان به خبرنگاران گفتند که اگرچه باید کار بیشتری برای بهبود کیفیت فیلم‌های گرافیتی-دی استیلن در مقیاس بزرگ انجام شود، ما معتقدیم که گرافیت-دی استیلن ممکن است تأثیر جدی بر ایمنی باتری‌های لیتیومی داشته باشد.