Grafenowy "dopalacz" dla baterii

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.