Ličio baterijos sukėlė revoliuciją mobiliuosiuose elektroniniuose įrenginiuose ir yra naudojamos naujuose energijos įrenginiuose, tačiau tolesniam eksploatavimo ir galios pagerinimui reikės naujų technologijų. Vienas iš variantų – ličio metalo baterijos, kurių baterijos tarnavimo laikas ilgesnis ir įkrovimo greitis didesnis, tačiau su šia technologija kyla problemų. Ličio nuosėdos, vadinamos dendritais, linkusios augti ant anodo ir gali sudaryti trumpąjį jungimą, sukeldamos akumuliatoriaus gedimą, gaisrą ar sprogimą.

Šiuo metu mokslininkai iš Chemijos instituto, Kinijos mokslų akademijos, Kinijos mokslų akademijos universiteto ir Kinijos aukšto slėgio mokslo ir technologijų tyrimų centro sukūrė membraninį separatorių, pagrįstą anglies alotropais. Jis vadinamas grafenu, kuris veikia kaip ličio jonų filtras, užkertantis kelią dendritų augimui [Shangetal. Medžiaga.10(2018) 191-199].

Ličio metalo baterijos yra panašios į ličio baterijas, tačiau remiasi ličio metalo anodais. Iškrovimo proceso metu ličio anodas per išorinę grandinę perduoda elektronus katodui. Tačiau kraunant ant anodo nusėda ličio. Šio proceso metu susidarys nepageidaujami dendritai.

Tai yra diafragmos funkcija. Membraninis separatorius, pagamintas iš itin plono (10nm) grafito diacetileno (dviejų dimensijų šešiakampio anglies atomo monosluoksnio, sujungto gintaro rūgšties grandinėmis), turi svarbią praktinę vertę. Grafitinis diacetilenas ne tik pasižymi elastingumu ir kietumu, bet ir jo cheminė struktūra sudaro vienodą porų tinklą, leidžiantį praeiti tik vienam ličio jonui. Tai reguliuoja jonų judėjimą per membraną, todėl jonų difuzija yra labai vienoda. Svarbu tai, kad ši savybė veiksmingai slopina ličio dendritų augimą.

Li Yuliang iš Kinijos mokslų akademijos Chemijos instituto, vadovavęs tyrimui, paaiškino, kad ličio dendritai gali stabilizuoti kietojo elektrolito sąsają, taip prailgindami prietaiso tarnavimo laiką ir Kulono galią. Užkirsti kelią medžio formos trumpajam jungimui ir saugiai pasiekti akumuliatorių.

Tyrėjai mano, kad grafeno-dietino plėvelės gali įveikti kai kurias keblias problemas, su kuriomis susiduria ličio ir kitų šarminių metalų baterijos.

Li teigė, kad grafitinis diacetilenas yra geterio medžiaga, turinti hiperkonjuguotą struktūrą, būdingą juostos tarpą, natūralią makroporinę struktūrą ir puslaidininkio funkciją. Tai suteikia didžiulę perspektyvą spręsti pagrindines šios srities mokslines problemas.

Dvimačiai duomenys taip pat labai paprasti, juos lengva gauti bendromis laboratorinėmis sąlygomis.

Tyrėjai žurnalistams sakė, kad nors reikia nuveikti daugiau, siekiant pagerinti grafito-diacetileno plėvelių kokybę dideliu mastu, manome, kad grafitas-diacetilenas gali turėti rimtos įtakos ličio baterijų saugai.