Che cos'è un anodo di silicio?
Le batterie sono fornite con tre parti specifiche e una delle quali è l'anodo. È in questa zona che si formano gli elettroni, che forniscono energia ai dispositivi elettrici. A partire dal 2011, gli anodi di grafite sono più comunemente utilizzati nelle batterie al litio. Un anodo di silicio ha la capacità teorica di produrre fino a 10 volte la quantità di energia di un anodo di grafite tradizionale. Un grave problema è che l'anodo di silicio si rompe facilmente, riducendo la quantità di energia generata e rendendo instabile la batteria; questo è il motivo per cui l'anodo al silicio non è stato comunemente usato.
Ogni batteria, da una piccola AA a batterie di grandi generatori, ha tre parti: il catodo, l'elettrolita e l'anodo. L'anodo è caricato negativamente ed è dove si accumulano gli elettroni. Come la natura impone, gli elettroni sono costretti a viaggiare a una carica positiva, che viene prodotta dal catodo. Lo strato di elettrolita impedisce agli elettroni di entrare direttamente nel catodo e, invece, forza l'energia a muoversi attraverso il dispositivo elettrico, accendendolo e facendolo funzionare, prima di fermarsi al catodo. È questo processo che fa funzionare ogni batteria.
Nelle batterie al litio, che usano il litio come principale fonte di energia, la grafite è stata utilizzata come anodo perché può produrre elevate quantità di energia ed è abbastanza resistente per un uso costante. Mentre la potenza della grafite è elevata rispetto a quella di altre fonti, è limitata alla quantità di energia che il silicio può produrre. Il silicio, se combinato con il litio, può produrre fino a 10 volte la quantità di energia, il che consentirebbe ai dispositivi portatili e alle auto elettriche di funzionare per un periodo di tempo più lungo senza dover cambiare o ricaricare la batteria.
Il problema con l'uso di un anodo al silicio è che il silicio ha una bassa durata. Quando gli elettroni sono prodotti e corrono attraverso l'anodo di silicio, il silicio mostra segni di usura e deformità. Quando il silicio si deforma, non è in grado di mantenere una carica regolare e la quantità di energia si degrada. Ciò significa che il silicio ha una durata molto più breve rispetto all'anodo di grafite, sebbene possa mantenere una carica più elevata.
Per aggirare questo problema, i ricercatori stanno usando nanofili di silicio per l'anodo di silicio. Il nanofilo è in grado di resistere all'energia senza degradarsi. Questo tipo di anodo ha dimostrato di non rompersi o rompersi, rendendolo una fonte di energia valida per queste batterie.