Bateriile cu litiu au revoluționat dispozitivele electronice mobile și sunt folosite în noi dispozitive energetice, dar îmbunătățirea ulterioară a duratei de viață și a puterii va necesita noi tehnologii. O opțiune sunt bateriile cu litiu metal, care au o durată de viață mai lungă și viteze de încărcare mai mari, dar există probleme cu această tehnologie. Depozitele de litiu, numite dendrite, tind să crească pe anod și pot forma un scurtcircuit, provocând defecțiunea bateriei, incendiu sau explozie.

În prezent, cercetătorii de la Institutul de Chimie, Academia Chineză de Științe, Universitatea din Academia Chineză de Științe și Centrul de Cercetare în Știință și Tehnologie de Înaltă Presiune din China au proiectat un separator cu membrană bazat pe alotropi de carbon. Se numește grafen, care acționează ca un filtru de ioni de litiu pentru a preveni creșterea dendritică [Shangetal. Material.10(2018) 191-199].

Bateriile cu litiu metalic sunt similare ca concept cu bateriile cu litiu, dar se bazează pe anozi cu litiu metalic. În timpul procesului de descărcare, anodul de litiu furnizează electroni catodului printr-un circuit extern. Cu toate acestea, la încărcare, litiul se depune pe anod. În acest proces, se vor forma dendrite nedorite.

Aceasta este funcția diafragmei. Separatorul cu membrană realizat din diacetilenă de grafit ultra-subțire (10 nm) (monostrat bidimensional de atom de carbon hexagonal conectat prin lanțuri de acid succinic) are o valoare practică importantă. Diacetilena de grafit nu numai că are elasticitate și duritate, dar structura sa chimică formează și o rețea uniformă de pori, permițând trecerea unui singur ion de litiu. Aceasta reglează mișcarea ionilor prin membrană, rezultând o difuzie extrem de uniformă a ionilor. Important este că această caracteristică inhibă eficient creșterea dendritelor de litiu.

Li Yuliang de la Institutul de Chimie al Academiei Chineze de Științe, care a condus cercetarea, a explicat că dendritele de litiu pot stabiliza interfața electrolitului solid, prelungind astfel durata de viață a dispozitivului și puterea Coulomb. Preveniți scurtcircuitul în formă de copac și ajungeți la baterie în siguranță.

Cercetătorii cred că filmele cu grafen-dietină pot depăși unele dintre problemele spinoase cu care se confruntă bateriile cu litiu și alte baterii din metale alcaline.

Li a spus că diacetilena grafitică este un material getter cu structură hiper-conjugată, bandă interzisă inerentă, structură macroporoasă naturală și funcție de semiconductor. Oferă o perspectivă uriașă pentru rezolvarea problemelor științifice majore în acest domeniu.

Datele bidimensionale sunt, de asemenea, foarte simple și sunt ușor de obținut în condiții generale de laborator.

Cercetătorii au declarat reporterilor că, deși trebuie depuse mai multe eforturi pentru a îmbunătăți calitatea filmelor de grafit-diacetilenă la scară largă, credem că grafit-diacetilena poate avea un impact grav asupra siguranței bateriilor cu litiu.