リチウム電池はモバイル電子機器に革命をもたらし、新エネルギー機器に使用されていますが、寿命と電力をさらに改善するには、新しい技術が必要です。 XNUMXつの選択肢は、電池寿命が長く、充電速度が速いリチウム金属電池ですが、この技術には問題があります。 デンドライトと呼ばれるリチウム堆積物は、アノード上で成長する傾向があり、短絡を形成して、バッテリーの故障、火災、または爆発を引き起こす可能性があります。

現在、化学研究所、中国科学院、中国科学院大学、および中国高圧科学技術研究センターの研究者は、炭素アロトロープに基づく膜分離器を設計しました。 グラフェンと呼ばれ、樹枝状の成長を防ぐリチウムイオンフィルターとして機能します[Shangetal。 Material.10（2018）191-199]。

リチウム金属電池は、概念がリチウム電池と似ていますが、リチウム金属アノードに依存しています。 放電プロセス中、リチウムアノードは外部回路を介してカソードに電子を供給します。 ただし、充電すると、リチウムがアノードに堆積します。 このプロセスでは、不要なデンドライトが形成されます。

これが横隔膜の機能です。 極薄（10nm）のグラファイトジアセチレン（コハク酸鎖で接続された二次元六角形炭素原子単分子層）で作られた膜分離器は、重要な実用的価値を持っています。 グラファイトジアセチレンは、弾力性と靭性を備えているだけでなく、その化学構造も均一な細孔ネットワークを形成し、XNUMXつのリチウムイオンのみを通過させます。 これにより、膜を通過するイオンの動きが調整され、イオンの拡散が非常に均一になります。 重要なことに、この特性はリチウムデンドライトの成長を効果的に抑制します。

研究を主導した中国科学院の化学研究所のLiYuliangは、リチウムデンドライトが固体電解質界面を安定化させ、それによってデバイスの寿命とクーロンパワーを延長できると説明しました。 木の形の短絡を防ぎ、バッテリーに安全に到達します。

研究者は、グラフェン-ジエチン膜がリチウム電池や他のアルカリ金属電池が直面する厄介な問題のいくつかを克服できると信じています。

Li氏によると、グラファイトジアセチレンは、超共役構造、固有のバンドギャップ、自然なマクロポーラス構造、および半導体機能を備えたゲッター材料です。 これは、この分野の主要な科学的問題を解決するための大きな展望を提供します。

二次元データも非常に単純であり、一般的な実験室条件下で簡単に取得できます。

研究者らは、大規模にグラファイト-ジアセチレンフィルムの品質を改善するためにさらに多くの作業を行う必要があるが、グラファイト-ジアセチレンはリチウム電池の安全性に深刻な影響を与える可能性があると記者団に語った。