Litiumbatterier har revolusjonert mobile elektroniske enheter og brukes i nye energienheter, men ytterligere forbedringer i levetid og kraft vil kreve ny teknologi. Et alternativ er litiummetallbatterier, som har lengre batterilevetid og raskere ladehastighet, men det er problemer med denne teknologien. Litiumavleiringer, kalt dendritter, har en tendens til å vokse på anoden og kan danne en kortslutning, som forårsaker batterisvikt, brann eller eksplosjon.

For tiden har forskere fra Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, University of Chinese Academy of Sciences og China High Pressure Science and Technology Research Center designet en membranseparator basert på karbon-allotroper. Det kalles grafen, som fungerer som et litiumionfilter for å forhindre dendritisk vekst [Shangetal. Material.10(2018) 191-199].

Litiummetallbatterier ligner i konseptet litiumbatterier, men er avhengige av litiummetallanoder. Under utladningsprosessen gir litiumanoden elektroner til katoden gjennom en ekstern krets. Ved lading avsettes imidlertid litium på anoden. I denne prosessen vil det dannes uønskede dendritter.

Dette er funksjonen til diafragma. Membranseparatoren laget av ultratynn (10 nm) grafitt-diacetylen (todimensjonalt sekskantet karbonatom-monolag forbundet med ravsyrekjeder) har viktig praktisk verdi. Grafittdiacetylen har ikke bare elastisitet og seighet, men dens kjemiske struktur danner også et jevnt porenettverk, som lar bare ett litiumion passere. Dette regulerer bevegelsen av ioner gjennom membranen, noe som resulterer i en svært jevn diffusjon av ioner. Viktigere er at denne egenskapen effektivt hemmer veksten av litiumdendritter.

Li Yuliang fra Institute of Chemistry ved det kinesiske vitenskapsakademiet, som ledet forskningen, forklarte at litiumdendritter kan stabilisere det solide elektrolyttgrensesnittet, og dermed forlenge levetiden til enheten og Coulomb-kraften. Forhindre treformet kortslutning og nå batteriet trygt.

Forskere tror at grafen-dietyn-filmer kan overvinne noen av de vanskelige problemene som litiumbatterier og andre alkaliske metallbatterier står overfor.

Li sa at grafittisk diacetylen er et gettermateriale med hyperkonjugert struktur, iboende båndgap, naturlig makroporøs struktur og halvlederfunksjon. Det gir en enorm mulighet for å løse store vitenskapelige problemer på dette feltet.

Todimensjonale data er også veldig enkle, og de er enkle å få tak i under generelle laboratorieforhold.

Forskere fortalte journalister at selv om mer arbeid må gjøres for å forbedre kvaliteten på grafitt-diacetylen-filmer i stor skala, tror vi at grafitt-diacetylen kan ha en alvorlig innvirkning på sikkerheten til litiumbatterier.