Pesquisadores previram uma nova rede de carbono, semelhante ao grafeno, mas com uma microestrutura mais complexa, que pode levar a baterias melhores para veículos elétricos. O grafeno é indiscutivelmente a forma peculiar de carbono mais famosa. Ele tem sido explorado como uma potencial nova regra para a tecnologia de baterias de íon-lítio, mas novos métodos de fabricação podem eventualmente produzir baterias com maior capacidade de consumo de energia.
O grafeno pode ser visto como uma rede de átomos de carbono, onde cada átomo de carbono está conectado a três átomos de carbono adjacentes para produzir minúsculos hexágonos. No entanto, os pesquisadores especulam que, além dessa estrutura hexagonal direta, outras estruturas também podem ser geradas.
Este é o novo material desenvolvido por uma equipe da Universidade de Marburg, na Alemanha, e da Universidade Aalto, na Finlândia. Eles direcionaram os átomos de carbono para novas direções. A chamada rede bifenil é composta por hexágonos, quadrados e octógonos, uma estrutura mais complexa que a do grafeno. Os pesquisadores afirmam que, por isso, ela possui propriedades eletrônicas significativamente diferentes e, em alguns aspectos, mais desejáveis.
Por exemplo, embora o grafeno seja valorizado por sua capacidade como semicondutor, a nova rede de carbono se comporta mais como um metal. De fato, com apenas 21 átomos de largura, as faixas da rede de bifenil podem ser usadas como fios condutores para dispositivos eletrônicos. Eles ressaltaram que, nessa escala, o grafeno ainda se comporta como um semicondutor.
O autor principal afirmou: “Este novo tipo de rede de carbono também pode ser usado como um excelente material de ânodo para baterias de íon-lítio. Comparado com os materiais atuais à base de grafeno, ele possui uma capacidade de armazenamento de lítio maior.”
O ânodo de uma bateria de íon-lítio geralmente é composto de grafite espalhado sobre uma folha de cobre. Possui alta condutividade elétrica, essencial não apenas para a colocação reversível de íons de lítio entre suas camadas, mas também porque permite que esse processo continue por milhares de ciclos. Isso a torna uma bateria altamente eficiente e com longa vida útil sem degradação.
No entanto, alternativas mais eficientes e compactas baseadas nessa nova rede de carbono podem tornar o armazenamento de energia em baterias mais intensivo. Isso pode resultar em veículos elétricos e outros dispositivos que utilizam baterias de íon-lítio menores e mais leves.
No entanto, assim como no caso do grafeno, descobrir como fabricar essa nova versão em larga escala é o próximo desafio. O método atual de montagem depende de uma superfície de ouro extremamente lisa, na qual moléculas contendo carbono formam inicialmente cadeias hexagonais interconectadas. Reações subsequentes conectam essas cadeias para formar formatos quadrados e octogonais, resultando em um material final diferente do grafeno.
Os pesquisadores explicaram: “A nova ideia é usar precursores moleculares ajustados para produzir bifenil em vez de grafeno. O objetivo agora é produzir folhas maiores do material para que suas propriedades possam ser melhor compreendidas.”
Data da publicação: 06/01/2022
