Grafenowy "dopalacz" dla baterii
Nanokompozyt zbudowany z naprzemiennie ułożonych warstw grafenu oraz cyny tworzy nowoczesny materiał o właściwościach fizykochemicznych przydatnych przy konstrukcji lekkich, pojemnych oraz błyskawicznie ładujących się baterii
08.08.2011 | aktual.: 08.08.2011 11:23
Nanokompozyt zbudowany z naprzemiennie ułożonych warstw grafenu oraz cyny tworzy nowoczesny materiał o właściwościach fizykochemicznych przydatnych przy konstrukcji lekkich, pojemnych oraz błyskawicznie ładujących się baterii, informuje "Energy and Environmental Science".
Wszystko wskazuje na to, że pojemne baterie drugiej dekady XXI wieku będą wytwarzane w oparciu o kompozytowe nanomateriały utworzone na bazie grafenu. Grafen, to stosunkowo niedawno odkryty nanotechnologiczny materiał, który przypomina siatkę z drutu o sześciokątnych oczkach utworzonych wyłącznie z atomów węgla. Warto dodać, że grubość takiej węglowej "siatki" równa jest wielkości pojedynczego atomu węgla.
Materiał ten wykazuje bardzo ciekawe, unikatowe właściwości mechaniczne oraz elektryczne - grafen jest materiałem stosunkowo mocnym oraz bardzo dobrze przewodzącym prąd elektryczny.
Te cechy wykorzystali naukowcy z Berkeley Lab (USA) przy konstrukcji nowego kompozytowego nanomateriału, z którego w przyszłości być może będą produkowane elementy wydajnych nowoczesnych baterii.
Naukowcy nanieśli na grafen (czyli dwuwymiarową płaszczyznę utworzoną z atomów węgla) cienką warstwę cyny, którą następnie pokryto kolejnym płatkiem grafenu. Procedurę powtarzano wielokrotnie tak, by ostatecznie powstał materiał przypominający piętrową kanapkę, gdzie każda z warstw jest albo grafenem lub odrobinką cyny. Następnie całość podgrzano w odpowiednio przygotowanym reaktorze do temperatury 30. stopni Celsjusza, w atmosferze pozbawionej tlenu (w jego miejsce wprowadzono wodór i argon).
W takich warunkach, cienka warstwa cyny stanowiąca przekładkę pomiędzy grafenowymi płatkami ulegała transformacji, przekształcając się samoczynnie w gąszcz nanofilarów, które narastając automatycznie oddalały oddzielone cyną warstwy grafenu.
Ta z pozoru nieistotna modyfikacja (powstanie cynowych nanofilarów) spowodowała znaczącą poprawę właściwości fizykochemicznych materiału (nanokompozytu grafenowego), poprzez zwiększenie powierzchni czynnej cynowej nanowarstwy. Dzięki temu, cykl ładowania i rozładowywania baterii może być prowadzony szybciej i wydajniej, bez widocznych objawów starzenia się układu.
Według naukowców, nowo skonstruowany grafenowy nanokompozyt doskonale nadaje się do wykorzystania przy budowie nowoczesnych, lekkich i szybko ładujących się baterii, np. dla pojazdów codziennego użytku napędzanych silnikami elektrycznymi.
