Hva er en silisiumanode?

Batterier kommer med tre spesifikke deler, og den ene er anoden. Det er i dette området elektronene, som gir strøm til elektriske apparater, er bygget opp. Fra 2011 er grafittanoder oftest brukt i litiumbatterier. En silisiumanode har den teoretiske evnen til å produsere opptil 10 ganger energimengden til en tradisjonell grafittanode. Et stort problem er at silisiumanoden lett brytes ned, reduserer mengden energi som genereres og gjør batteriet ustabilt; dette er grunnen til at silisiumanoden ikke er blitt populært brukt.

Hvert batteri, fra et lite AA-batteri til store generatorbatterier, har tre deler: katoden, elektrolytten og anoden. Anoden er negativt ladet og er der elektronene bygger seg opp. Når naturen tilsier det, er elektronene tvunget til å reise til en positiv ladning, som produseres av katoden. Elektrolyttlaget forhindrer at elektronene går direkte inn i katoden, og tvinger i stedet energien til å bevege seg gjennom den elektriske enheten, slå på enheten og få den til å fungere, før den stopper ved katoden. Det er denne prosessen som gjør at alle batterifunksjoner fungerer.

I litiumbatterier, som bruker litium som hovedkraftkilde, har grafitt blitt brukt som anode fordi den kan produsere høye mengder energi og er holdbar nok for konstant bruk. Mens kraften i grafitt er høy sammenlignet med den fra andre kilder, er den begrenset til mengden kraft silisium kan produsere. Når silisium kombineres med litium, kan det produsere opptil 10 ganger energimengden, noe som gjør at bærbare enheter og elektriske biler kan kjøre i lengre tid uten å måtte skifte eller lade batteriet.

Problemet med å bruke en silisiumanode er at silisium har lav holdbarhet. Når elektronene blir produsert av og kjører gjennom silisiumanoden, viser silisium tegn på slitasje og deformitet. Når silisiumet deformeres, klarer det ikke å holde en regelmessig ladning, og energimengden forringes. Dette betyr at silisiumet har en mye kortere levetid sammenlignet med grafittanoden, selv om det kan holde en høyere ladning.

For å omgå dette problemet, bruker forskere silikon-nanotråder til silisiumanoden. Nanotråden er i stand til å tåle energien uten å forringe. Denne typen anode har vist seg å ikke sprekke eller ødelegge, noe som gjør den til en levedyktig energikilde for disse batteriene.