Pin Lithium đã cách mạng hóa các thiết bị điện tử di động và được sử dụng trong các thiết bị năng lượng mới, nhưng những cải tiến hơn nữa về tuổi thọ và điện năng sẽ đòi hỏi những công nghệ mới. Một lựa chọn là pin kim loại lithium, có tuổi thọ pin dài hơn và tốc độ sạc nhanh hơn, nhưng có một số vấn đề với công nghệ này. Các cặn Lithium, được gọi là đuôi gai, có xu hướng phát triển trên cực dương và có thể tạo thành mạch ngắn, gây hỏng pin, cháy hoặc nổ.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu từ Viện Hóa học, Viện Khoa học Trung Quốc, Đại học Viện Khoa học Trung Quốc và Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Cao áp Trung Quốc đã thiết kế một thiết bị tách màng dựa trên các dạng thù hình cacbon. Nó được gọi là graphene, hoạt động như một bộ lọc ion lithium để ngăn chặn sự phát triển của các tua gai [Shangetal. Tư liệu.10 (2018) 191-199].

Pin kim loại lithium có khái niệm tương tự như pin lithium, nhưng dựa trên cực dương kim loại lithium. Trong quá trình phóng điện, cực dương liti cung cấp êlectron cho catốt thông qua mạch ngoài. Tuy nhiên, khi sạc, lithium sẽ bị đọng lại trên cực dương. Trong quá trình này, các đuôi gai không mong muốn sẽ hình thành.

Đây là chức năng của cơ hoành. Bộ tách màng làm bằng diacetylene graphite siêu mỏng (10nm) (đơn lớp nguyên tử carbon hình lục giác hai chiều được kết nối bởi chuỗi axit succinic) có giá trị thực tế quan trọng. Graphit diacetylene không chỉ có tính đàn hồi và độ dẻo dai mà cấu trúc hóa học của nó còn tạo thành một mạng lưới lỗ xốp đồng nhất, chỉ cho phép một ion lithium đi qua. Điều này điều chỉnh sự di chuyển của các ion qua màng, dẫn đến sự khuếch tán các ion đồng đều cao. Điều quan trọng là, đặc tính này có hiệu quả ức chế sự phát triển của các đuôi gai liti.

Li Yuliang thuộc Viện Hóa học thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, giải thích rằng các đuôi gai liti có thể ổn định bề mặt điện phân rắn, do đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị và nguồn điện Coulomb. Ngăn chặn ngắn mạch hình cây và tiếp cận pin một cách an toàn.

Các nhà nghiên cứu tin rằng màng graphene-diethyne có thể khắc phục một số vấn đề hóc búa mà pin lithium và các loại pin kim loại kiềm khác phải đối mặt.

Li nói rằng graphit diacetylene là một vật liệu getter có cấu trúc siêu liên hợp, vùng cấm vốn có, cấu trúc macroporous tự nhiên và chức năng bán dẫn. Nó cung cấp một triển vọng rất lớn để giải quyết các vấn đề khoa học lớn trong lĩnh vực này.

Dữ liệu hai chiều cũng rất đơn giản và có thể dễ dàng thu được trong các điều kiện phòng thí nghiệm thông thường.

Các nhà nghiên cứu nói với các phóng viên rằng mặc dù cần phải làm nhiều việc hơn nữa để cải thiện chất lượng của màng graphite-diacetylene trên quy mô lớn, nhưng chúng tôi tin rằng graphite-diacetylene có thể có tác động nghiêm trọng đến sự an toàn của pin lithium.