סוללות ליתיום חוללו מהפכה במכשירים אלקטרוניים ניידים והן משמשות במכשירי אנרגיה חדשים, אך שיפורים נוספים בחיים ובכוח ידרשו טכנולוגיות חדשות. אפשרות אחת היא סוללות מתכת ליתיום, שלהן חיי סוללה ארוכים יותר ומהירויות טעינה מהירות יותר, אך יש בעיות בטכנולוגיה הזו. משקעי ליתיום, הנקראים דנדריטים, נוטים לצמוח על האנודה ויכולים ליצור קצר חשמלי, ולגרום לכשל בסוללה, לשריפה או לפיצוץ.

נכון לעכשיו, חוקרים מהמכון לכימיה, האקדמיה הסינית למדעים, אוניברסיטת האקדמיה הסינית למדעים, ומרכז מחקר מדעי וטכנולוגיה בלחץ גבוה של סין תכננו מפריד ממברנה המבוסס על אלוטרופי פחמן. זה נקרא גרפן, הפועל כמסנן ליתיום יון למניעת צמיחה דנדרטית [Shangetal. חומר.10(2018) 191-199].

סוללות מתכת ליתיום דומות בקונספט לסוללות ליתיום, אך מסתמכות על אנודות מתכת ליתיום. במהלך תהליך הפריקה, אנודת הליתיום מספקת אלקטרונים לקתודה דרך מעגל חיצוני. עם זאת, בעת הטעינה, ליתיום מופקד על האנודה. בתהליך זה ייווצרו דנדריטים לא רצויים.

זהו תפקידה של הסרעפת. למפריד הממברנה העשוי מדיאצטילן גרפיט דק במיוחד (10 ננומטר) (שכבת אטומי פחמן משושה דו-ממדית המחוברת בשרשראות חומצה סוקסינית) יש ערך מעשי חשוב. לדיאצטילן גרפיט יש לא רק גמישות וקשיחות, אלא גם המבנה הכימי שלו יוצר רשת נקבוביות אחידה, המאפשרת רק יון ליתיום אחד לעבור דרכו. זה מווסת את תנועת היונים דרך הממברנה, וכתוצאה מכך דיפוזיה אחידה ביותר של יונים. חשוב לציין, מאפיין זה מעכב ביעילות את הצמיחה של דנדריטים ליתיום.

לי יוליאנג מהמכון לכימיה של האקדמיה הסינית למדעים, שהוביל את המחקר, הסביר כי דנדריטים ליתיום יכולים לייצב את ממשק האלקטרוליטים המוצקים, ובכך להאריך את חיי המכשיר ואת כוח הקולומב. מנע קצר חשמלי בצורת עץ והגע אל הסוללה בבטחה.

חוקרים מאמינים שסרטי גרפן-דיאטין יכולים להתגבר על כמה מהבעיות הקוצניות שעומדות בפני סוללות ליתיום וסוללות מתכת אלקליין אחרות.

לי אמר שדיאצטילן גרפיטי הוא חומר גטר עם מבנה היפר-מצומד, פער פס אינרנטי, מבנה מאקרו-פורוס טבעי ותפקוד מוליכים למחצה. זה מספק סיכוי עצום לפתרון בעיות מדעיות גדולות בתחום זה.

נתונים דו מימדיים הם גם פשוטים מאוד, וקל להשיג אותם בתנאי מעבדה כלליים.

חוקרים אמרו לכתבים שלמרות שצריך לעשות יותר עבודה כדי לשפר את האיכות של סרטי גרפיט-דיאצטילן בקנה מידה גדול, אנו מאמינים שלגרפיט-דיאצטילן עשויה להיות השפעה רצינית על הבטיחות של סוללות ליתיום.