Qu'est-ce qu'une anode en silicium?

Les piles sont fournies avec trois pièces spécifiques, dont l’une est l’anode. C'est dans cette zone que se forment les électrons qui alimentent les appareils électriques. Depuis 2011, les anodes en graphite sont le plus souvent utilisées dans les batteries au lithium. Une anode en silicium a la capacité théorique de produire jusqu’à 10 fois la quantité d’énergie d’une anode en graphite traditionnelle. Un problème majeur est que l'anode en silicium se décompose facilement, ce qui réduit la quantité d'énergie générée et rend la batterie instable. c'est pourquoi l'anode en silicium n'a pas été utilisée couramment.

Chaque pile, d'une petite pile AA à une grosse pile génératrice, comprend trois parties: la cathode, l'électrolyte et l'anode. L'anode est chargée négativement et est l'endroit où les électrons s'accumulent. Comme le veut la nature, les électrons sont obligés de se déplacer vers une charge positive produite par la cathode. La couche d'électrolyte empêche les électrons d'entrer directement dans la cathode et contraint plutôt l'énergie à se déplacer à travers le dispositif électrique, allumant le dispositif et le faisant fonctionner, avant de s'arrêter à la cathode. C’est ce processus qui fait que chaque pile fonctionne.

Dans les batteries au lithium, qui utilisent le lithium comme source d’alimentation principale, le graphite a été utilisé comme anode car il peut produire de grandes quantités d’énergie et est suffisamment durable pour une utilisation constante. Bien que la puissance dans le graphite soit élevée comparée à celle d’autres sources, elle est limitée à la quantité de puissance que le silicium peut produire. Le silicium, lorsqu'il est associé au lithium, peut produire jusqu'à 10 fois plus d'énergie, ce qui permettrait aux appareils portables et aux voitures électriques de fonctionner plus longtemps sans changer ni recharger la batterie.

Le problème avec l'utilisation d'une anode en silicium est que le silicium a une faible durabilité. Lorsque les électrons sont produits par et traversent l'anode en silicium, le silicium montre des signes d'usure et de déformation. Lorsque le silicium se déforme, il est incapable de garder une charge régulière et la quantité d'énergie se dégrade. Cela signifie que le silicium a une durée de vie beaucoup plus courte que l'anode en graphite, bien qu'il puisse conserver une charge plus élevée.

Pour contourner ce problème, les chercheurs utilisent des nanofils de silicium pour l’anode en silicium. Le nanofil est capable de résister à l'énergie sans se dégrader. Il a été démontré que ce type d'anode ne se cassait pas ni ne se cassait, ce qui en faisait une source d'énergie viable pour ces batteries.