As baterias de lítio revolucionaram os dispositivos eletrônicos móveis e são usadas em novos dispositivos de energia, mas melhorias adicionais na vida e na energia exigirão novas tecnologias. Uma opção são as baterias de metal de lítio, que têm vida útil mais longa e velocidades de carregamento mais rápidas, mas há problemas com essa tecnologia. Os depósitos de lítio, chamados dendritos, tendem a crescer no ânodo e podem formar um curto-circuito, causando falha da bateria, incêndio ou explosão.

Atualmente, pesquisadores do Instituto de Química, da Academia Chinesa de Ciências, da Universidade da Academia Chinesa de Ciências e do Centro de Pesquisa em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão da China projetaram um separador de membrana baseado em alótropos de carbono. É chamado de grafeno, que atua como um filtro de íon de lítio para prevenir o crescimento dendrítico [Shangetal. Material.10 (2018) 191-199].

As baterias de metal de lítio são semelhantes em conceito às baterias de lítio, mas dependem de ânodos de metal de lítio. Durante o processo de descarga, o ânodo de lítio fornece elétrons ao cátodo por meio de um circuito externo. No entanto, durante o carregamento, o lítio é depositado no ânodo. Nesse processo, dendritos indesejados se formarão.

Essa é a função do diafragma. O separador de membrana feito de grafite diacetileno ultrafino (10 nm) (monocamada de átomo de carbono hexagonal bidimensional conectada por cadeias de ácido succínico) tem valor prático importante. O diacetileno grafite não só tem elasticidade e tenacidade, mas sua estrutura química também forma uma rede de poros uniforme, permitindo a passagem de apenas um íon de lítio. Isso regula o movimento dos íons através da membrana, resultando em uma difusão altamente uniforme dos íons. É importante ressaltar que essa característica inibe efetivamente o crescimento de dendritos de lítio.

Li Yuliang, do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências, que liderou a pesquisa, explicou que os dendritos de lítio podem estabilizar a interface do eletrólito sólido, estendendo assim a vida útil do dispositivo e a potência de Coulomb. Evite curto-circuito em forma de árvore e alcance a bateria com segurança.

Os pesquisadores acreditam que os filmes de grafeno-dietina podem superar alguns dos problemas espinhosos enfrentados pelas baterias de lítio e outras baterias de metal alcalino.

Li disse que o diacetileno grafítico é um material absorvente com estrutura hiper-conjugada, gap inerente, estrutura macroporosa natural e função semicondutora. Ele oferece uma grande perspectiva para a solução de problemas científicos importantes neste campo.

Os dados bidimensionais também são muito simples e fáceis de obter em condições gerais de laboratório.

Os pesquisadores disseram aos repórteres que, embora mais trabalho precise ser feito para melhorar a qualidade dos filmes de grafite-diacetileno em grande escala, acreditamos que o grafite-diacetileno pode ter um sério impacto na segurança das baterias de lítio.