Wat is een siliciumanode?

Batterijen worden geleverd met drie specifieke onderdelen, en een daarvan is de anode. In dit gebied worden de elektronen opgebouwd die elektrische apparaten van stroom voorzien. Vanaf 2011 worden grafietanodes het meest gebruikt in lithiumbatterijen. Een siliciumanode heeft het theoretische vermogen om tot 10 keer de hoeveelheid energie van een traditionele grafietanode te produceren. Een groot probleem is dat de siliciumanode gemakkelijk afbreekt, waardoor de hoeveelheid opgewekte energie wordt verminderd en de batterij onstabiel wordt; dit is de reden waarom de siliciumanode niet algemeen wordt gebruikt.

Elke batterij, van een kleine AA tot grote generatorbatterijen, bestaat uit drie delen: de kathode, elektrolyt en anode. De anode is negatief geladen en is waar de elektronen zich ophopen. Zoals de natuur dicteert, zijn de elektronen gedwongen om naar een positieve lading te reizen, die door de kathode wordt geproduceerd. De elektrolytlaag voorkomt dat de elektronen rechtstreeks in de kathode gaan en dwingt in plaats daarvan de energie door het elektrische apparaat te bewegen, het apparaat aan te zetten en te laten werken, voordat het bij de kathode stopt. Het is dit proces dat ervoor zorgt dat elke batterij werkt.

In lithiumbatterijen, die lithium als hun belangrijkste stroombron gebruiken, is grafiet gebruikt als de anode omdat het grote hoeveelheden energie kan produceren en duurzaam genoeg is voor constant gebruik. Hoewel het vermogen in grafiet hoog is in vergelijking met dat van andere bronnen, is het beperkt tot de hoeveelheid vermogen die silicium kan produceren. Silicium, in combinatie met lithium, kan tot 10 keer de hoeveelheid energie produceren, waardoor draagbare apparaten en elektrische auto's langer kunnen blijven werken zonder de batterij te hoeven vervangen of op te laden.

Het probleem met het gebruik van een siliciumanode is dat silicium een ​​lage duurzaamheid heeft. Wanneer de elektronen worden geproduceerd door en door de siliciumanode rennen, vertoont het silicium tekenen van slijtage en vervorming. Wanneer het silicium vervormt, kan het geen regelmatige lading behouden en neemt de hoeveelheid energie af. Dit betekent dat het silicium een ​​veel kortere levensduur heeft in vergelijking met de grafietanode, hoewel het een hogere lading kan behouden.

Om dit probleem te omzeilen, gebruiken onderzoekers silicium nanodraden voor de siliciumanode. De nanodraad is bestand tegen de energie zonder af te breken. Het is aangetoond dat dit type anode niet breekt of breekt, waardoor het een levensvatbare energiebron is voor deze batterijen.