Despre bateriile litiu-ion din siliciu

Hardware

Siliciul este un material din ce in ce mai folosit in ultimii ani, aflandu-se si in componentele smartphone-urilor. Iar acum s-ar putea afla si in compozitia bateriilor. Cercetatorii de la Universitatea Alberta au descoperit o modalitate prin care siliciul poate fi incorporat in interiorul bateriei de litiu-ion pentru a a produce baterii care sa se incarce de zece ori mai repede decat obisnuiau pana acum.

Bateriile pe baza de litiu utilizeaza, mai recent, grafit de calitate pura, o forma de carbon folosita in majoritatea creioanelor, pe post de electrod in care ionii de litiu sunt stocati in starea incarcata a bateriei. Cu toate acestea, avand in vedere statutul grafitului ca “electrod minune” si utilizarea sa din ce in ce mai frecventa in compozitia bateriilor pe baza de litiu-ion, pretul acestuia a crescut semnificativ, costul general pentru grafit 95% pur fiind de aproximativ 10.000 de dolari pe tona. In aceste conditii, siliciul nu doar ca este disponibil la o treime din pretul grafitului, se gaseste si in cantitati mai abundente. Spre deosebire de grafit, insa, este un conductor de energie sarac, si nu are durabilitatea necesara pentru a suporta energie in starea naturala. Insa cercetatorii universitatii au decis sa analizeze cum s-ar potrivi silicul mai bine bateriilor.

“Am vrut sa testam in ce masura pot cauza fisuri in interiorul acestor baterii nanoparticule de siliciu de diferite dimensiuni”, a declarat Jillian Buriak, co-autor al studiului si membru al comitetului Canada Research Chair, pentru energie. “Pe masura ce particulele devin mai mici, am descoperit ca acestea sunt capabile de a gestiona mai bine compozitia unei baterii in urma alierii si tratarii cu litiu”, a continuat Buriak.

Nanoparticulele sunt incorporate intr-un aerogel cu grafen incorporat pentru a creste conductivitatea. Cercetatorii au testat nanoparticule de diferite dimensiuni si au ajuns la concluzia ca, cu cat unitatea este mai mica, cu atat capacitatea anodului poate fi mai mare; particulele de siliciu de 3 nanometri pot genera de 10 ori capacitatea unui anod traditional pe baza de grafit. Insa, in ciuda faptului ca ni se prezinta tot felul de solutii pentru diferite probleme, intodeauna exista o complicatie in spatele acestor solutii. In cazul de fata, oamenii de stiinta trebuie sa-si dea seama cum sa produca in masa nanoparticule de siliciu.

In plus, tehnologia unui smartphone devine prea avansata pentru capacitatea acestor baterii din litiu-ion, care, in ciuda faptului ca sunt imbunatatite anual, nu reusesc inca sa ofere o performanta care sa fie suficienta pentru ca utilizatorul sa nu fie nevoit sa isi care cu el incarcatorul atunci cand nu este acasa. Problema nu este nici macar la baterii, ci este mai degraba la faptul ca pur si simplu nu s-a gasit inca un material care sa faca fata, intrucat toate optiunile introuduse la aceste telefoane solicita din ce in ce mai mult bateria. Astfel, o baterie litiu-ion din siliciu ar putea, pe langa faptul ca se incarca mai rapid, sa aiba si o durata de viata mai lunga, si sa satisfaca nevoile utilizatorului macar pana cand apar bateriile din grafen pur, un proiect care isi are ca scop cresterea radicala a duratei de viata.