研究者らは、グラフェンに似ているが、より複雑な微細構造を備えた新しい炭素ネットワークが、より優れた電気自動車バッテリーにつながる可能性があると予測している。グラフェンはおそらく最も有名な炭素の特異な形態です。これは、リチウムイオン電池技術の新しいゲームルールの可能性として利用されていますが、新しい製造方法により、最終的にはより多くの電力を消費する電池を製造できる可能性があります。
グラフェンは炭素原子のネットワークとして見ることができ、各炭素原子は隣接する 3 つの炭素原子と結合して小さな六角形を形成します。ただし、研究者らは、この直接的なハニカム構造に加えて、他の構造も生成できると推測しています。
これは、ドイツのマールブルク大学とフィンランドのアアルト大学のチームによって開発された新素材です。彼らは炭素原子を新しい方向に誘導しました。いわゆるビフェニルネットワークは六角形、正方形、八角形で構成されており、グラフェンよりも複雑なグリッドです。したがって研究者らは、それは大きく異なり、ある点ではより望ましい電子特性を持っていると述べている。
たとえば、グラフェンは半導体としての能力が高く評価されていますが、新しい炭素ネットワークはより金属のように動作します。実際、原子幅がわずか 21 個の場合、ビフェニル ネットワークのストライプは電子デバイスの導電性糸として使用できます。彼らは、この規模でもグラフェンは依然として半導体のように振る舞うと指摘した。
主な著者は次のように述べています。「この新しいタイプの炭素ネットワークは、リチウムイオン電池の優れた負極材料としても使用できます。現在のグラフェンベースの材料と比較して、より大きなリチウム貯蔵容量を備えています。」
リチウムイオン電池の負極は通常、銅箔上に黒鉛を広げたもので構成されています。これは、層間にリチウムイオンを可逆的に配置するために不可欠であるだけでなく、潜在的に数千サイクルにわたってその状態を継続できるため、高い電気伝導率を備えています。そのため、高効率なバッテリーであると同時に、劣化することなく長期間使用できるバッテリーでもあります。
ただし、この新しい炭素ネットワークに基づいた、より効率的で小型の代替品は、バッテリーのエネルギー貯蔵をより集中的にする可能性があります。これにより、電気自動車やリチウムイオン電池を使用するその他の機器が小型軽量化される可能性があります。
ただし、グラフェンと同様に、この新しいバージョンを大規模に製造する方法を見つけ出すことが次の課題です。現在の組み立て方法は、炭素含有分子が最初に接続された六角形の鎖を形成する非常に滑らかな金の表面に依存しています。その後の反応により、これらの鎖が接続されて正方形や八角形の形状が形成され、最終結果はグラフェンとは異なります。
研究者らは次のように説明した。「新しいアイデアは、調整された分子前駆体を使用してグラフェンの代わりにビフェニルを生成することです。現在の目標は、より大きな材料シートを製造して、その特性をよりよく理解できるようにすることです。」
投稿時刻: 2022 年 1 月 6 日