Onderzoekers van Curtin University hebben onverwacht een nieuwe manier ontdekt om kristallijn grafiet te maken, een essentieel materiaal dat wordt gebruikt bij het maken van lithium-ionbatterijen.

Beschreven in een onderzoekspaper dat vandaag is gepubliceerd in Communicatiematerialen , de nieuwe techniek vereist niet de typische metaalkatalysatoren of speciale grondstoffen om koolstof om te zetten in kristallijn grafiet. Interessant genoeg werd het in plaats daarvan ontdekt door een onderzoeksstudent in een laboratorium, met behulp van een atoomabsorptiespectrometer (AAS) - een apparaat, uitgevonden in Australië in de jaren 1950 en ontwikkeld om de samenstelling van vloeistoffen te analyseren.

De student op masterniveau achter de ontdekking, Meneer Jason Fogg, zei dat hoewel de exacte wetenschap achter waarom deze nieuwe techniek werkt nog moet worden bevestigd, hij denkt dat het verband houdt met de specifieke manier waarop de AAS de monsters verwarmt door middel van korte snelle pulsen.

"We gebruikten een speciale oven die het monster in enkele seconden tot 3000 graden Celsius kan opwarmen. iets wat de meeste ovens niet kunnen bereiken, ' zei meneer Fogg.

"Om de temperatuur in perspectief te plaatsen, 3000 graden Celsius is gelijk aan ongeveer de helft van de oppervlaktetemperatuur van de zon."

Dr. Irene Suárez-Martinez, van Curtin's School of Electrical Engineering, Informatica en wiskundige wetenschappen, zei dat hoewel grafiet de meest stabiele vorm van koolstof is, de meeste koolstofmaterialen weigeren koppig om te zetten in grafiet, daarom was ze absoluut geschokt toen ze hoorde over de resultaten van de heer Fogg.

"Toen hij me vertelde dat hij perfect kristallijn grafiet creëerde van een bekend niet-grafitiserend koolstofmateriaal, Ik kon het niet geloven, Ik was absoluut verbaasd over de resultaten. Pas toen we de resultaten drie keer herhaalden, was ik ervan overtuigd, " zei Dr. Suarez-Martinez.

Het meest verbazingwekkende resultaat was het polymeer polyvinylideenchloride (PVDC), die Dr. Suarez-Martinez beschreef als een "schoolvoorbeeld" van een zeer hardnekkig materiaal.

Naarmate de wereldvraag naar lithium-ionbatterijen toeneemt, wetenschappers verwachten dat de commerciële vraag naar kristallijn grafiet ook zal toenemen, en dit onderzoeksteam is nu vastbesloten om de precieze details uit te werken waarom deze speciale pulsverwarmingsmethode zo effectief was.

"Onze hypothese is dat atmosferische zuurstof in de structuur tussen pulsen doordringt, en de snelle verwarming bij de volgende pulsen verbrandt de structuren die normaal gesproken zouden voorkomen dat grafiet zich vormt, " zei Dr. Suarez-Martinez.

"We zijn ook geïnteresseerd om te zien of andere complexe koolstoffen ook zullen transformeren. Zou deze methode in staat zijn om organisch koolstofmateriaal om te zetten, zoals voedselverspilling, in kristallijn grafiet? Op dit moment zijn we alleen in staat om zeer kleine hoeveelheden kristallijn grafiet te creëren, dus we zijn nog lang niet in staat om dit proces op commercieel niveau te reproduceren. Maar we zijn van plan om onze methode en hypothesen verder te onderzoeken."

Het werk werd uitgevoerd in samenwerking met wetenschappers professor Peter Harris van de Universiteit van Reading in het Verenigd Koninkrijk en professor Mauricio Terrones van de Pennsylvania State University in de VS, beide helpen het onderzoeksteam van Curtin University om hun resultaten te bevestigen.