Co to jest anoda krzemowa?

Baterie mają trzy określone części, z których jedną jest anoda. W tym obszarze budowane są elektrony, które dostarczają energię do urządzeń elektrycznych. Od 2011 r. Anody grafitowe są najczęściej stosowane w bateriach litowych. Anoda krzemowa ma teoretyczną zdolność do wytwarzania do 10 razy więcej energii niż tradycyjna anoda grafitowa. Głównym problemem jest to, że anoda krzemowa łatwo się psuje, zmniejszając ilość wytwarzanej energii i powodując niestabilność akumulatora; dlatego anoda krzemowa nie była popularnie stosowana.

Każda bateria, od małej baterii AA do baterii dużego generatora, składa się z trzech części: katody, elektrolitu i anody. Anoda jest naładowana ujemnie i to tam gromadzą się elektrony. Jak nakazuje natura, elektrony zmuszone są podróżować do ładunku dodatniego, który jest wytwarzany przez katodę. Warstwa elektrolitu zapobiega przedostawaniu się elektronów bezpośrednio do katody i zamiast tego zmusza energię do przemieszczania się przez urządzenie elektryczne, włączając je i uruchamiając, zanim zatrzyma się na katodzie. To właśnie ten proces sprawia, że ​​każda funkcja baterii.

W akumulatorach litowych, które wykorzystują lit jako główne źródło zasilania, grafit został użyty jako anoda, ponieważ może wytwarzać duże ilości energii i jest wystarczająco trwały do ​​ciągłego użytkowania. Podczas gdy moc grafitu jest wysoka w porównaniu z innymi źródłami, jest ograniczona do ilości mocy, jaką może wytworzyć krzem. Krzem w połączeniu z litem może wytwarzać do 10 razy więcej energii, co pozwoliłoby na dłuższą pracę urządzeń przenośnych i samochodów elektrycznych bez konieczności wymiany lub ładowania akumulatora.

Problem z użyciem anody krzemowej polega na tym, że krzem ma niską trwałość. Kiedy elektrony są wytwarzane przez anodę krzemową i biegną przez nią, krzem wykazuje oznaki zużycia i deformacji. Kiedy krzem odkształca się, nie jest w stanie utrzymać regularnego ładunku, a ilość energii spada. Oznacza to, że krzem ma znacznie krótszą żywotność w porównaniu z anodą grafitową, chociaż może utrzymać wyższy ładunek.

Aby obejść ten problem, naukowcy używają nanodrutów krzemowych do anody krzemowej. Nanoprzewód jest w stanie wytrzymać energię bez degradacji. Wykazano, że tego rodzaju anoda nie pęka ani nie pęka, co czyni z niej realne źródło energii dla tych akumulatorów.