Baterie litowe zrewolucjonizowały mobilne urządzenia elektroniczne i są wykorzystywane w nowych urządzeniach energetycznych, ale dalsza poprawa życia i mocy będzie wymagała nowych technologii. Jedną z opcji są baterie litowo-metalowe, które mają dłuższą żywotność baterii i szybsze ładowanie, ale są problemy z tą technologią. Osady litu, zwane dendrytami, mają tendencję do narastania na anodzie i mogą tworzyć zwarcie, powodując awarię baterii, pożar lub wybuch.

Obecnie naukowcy z Instytutu Chemii Chińskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk oraz Chińskiego Centrum Badań Naukowych i Techniki Wysokociśnieniowej zaprojektowali separator membranowy oparty na alotropach węgla. Nazywa się grafenem, który działa jak filtr litowo-jonowy, zapobiegając wzrostowi dendrytów [Shangetal. Materiał.10(2018) 191-199].

Baterie litowo-metalowe są podobne w koncepcji do baterii litowych, ale opierają się na anodach litowo-metalowych. Podczas procesu rozładowania anoda litowa dostarcza elektrony do katody poprzez obwód zewnętrzny. Jednak podczas ładowania na anodzie osadza się lit. W tym procesie tworzą się niechciane dendryty.

To jest funkcja przepony. Separator membranowy wykonany z ultracienkiego (10nm) diacetylenu grafitu (dwuwymiarowa monowarstwa heksagonalnego atomu węgla połączona łańcuchami kwasu bursztynowego) ma ważną wartość praktyczną. Diacetylen grafitowy ma nie tylko elastyczność i wytrzymałość, ale jego struktura chemiczna tworzy również jednolitą sieć porów, przez którą przechodzi tylko jeden jon litu. Reguluje to ruch jonów przez membranę, powodując bardzo równomierną dyfuzję jonów. Co ważne, ta cecha skutecznie hamuje wzrost dendrytów litu.

Li Yuliang z Instytutu Chemii Chińskiej Akademii Nauk, który kierował badaniami, wyjaśnił, że dendryty litu mogą stabilizować interfejs stałego elektrolitu, przedłużając w ten sposób żywotność urządzenia i moc kulombowska. Zapobiegaj zwarciom w kształcie drzewa i bezpiecznie dotrzyj do akumulatora.

Naukowcy uważają, że folie grafenowo-dietynowe mogą przezwyciężyć niektóre drażliwe problemy, z jakimi borykają się baterie litowe i inne baterie alkaliczne.

Li powiedział, że diacetylen grafitowy jest materiałem getterowym o hipersprzężonej strukturze, nieodłącznej przerwie wzbronionej, naturalnej strukturze makroporowatej i funkcji półprzewodnika. Daje ogromną perspektywę rozwiązania głównych problemów naukowych w tej dziedzinie.

Dane dwuwymiarowe są również bardzo proste i łatwe do uzyskania w ogólnych warunkach laboratoryjnych.

Naukowcy powiedzieli dziennikarzom, że chociaż potrzeba więcej pracy, aby poprawić jakość filmów grafitowo-diacetylenowych na dużą skalę, uważamy, że grafit-diacetylen może mieć poważny wpływ na bezpieczeństwo baterii litowych.