O que é um ânodo de silício?

As baterias vêm com três partes específicas, e uma delas é o ânodo. É nessa área que os elétrons, que fornecem energia aos dispositivos elétricos, são formados. A partir de 2011, os ânodos de grafite são mais comumente usados ​​em baterias de lítio. Um ânodo de silício tem a capacidade teórica de produzir até 10 vezes a quantidade de energia de um ânodo de grafite tradicional. Um grande problema é que o ânodo de silício se decompõe facilmente, reduzindo a quantidade de energia gerada e tornando a bateria instável; é por isso que o ânodo de silício não foi usado popularmente.

Toda bateria, de uma pequena AA a uma grande bateria de gerador, possui três partes: cátodo, eletrólito e ânodo. O ânodo é carregado negativamente e é onde os elétrons se acumulam. Como a natureza dita, os elétrons são obrigados a viajar para uma carga positiva, que é produzida pelo cátodo. A camada de eletrólito impede que os elétrons entrem diretamente no cátodo e, ao contrário, força a energia a se mover através do dispositivo elétrico, ligando o dispositivo e fazendo com que ele funcione, antes de parar no cátodo. É esse processo que faz com que todas as baterias funcionem.

Nas baterias de lítio, que usam o lítio como sua principal fonte de energia, a grafite tem sido usada como ânodo, porque pode produzir grandes quantidades de energia e é durável o suficiente para uso constante. Embora a energia em grafite seja alta em comparação à de outras fontes, ela é limitada à quantidade de energia que o silício pode produzir. O silício, quando combinado com lítio, pode produzir até 10 vezes a quantidade de energia, o que permitiria que dispositivos portáteis e carros elétricos funcionassem por períodos mais longos sem precisar trocar ou recarregar a bateria.

O problema com o uso de um ânodo de silício é que o silício tem baixa durabilidade. Quando os elétrons são produzidos e percorrem o ânodo de silício, o silício mostra sinais de desgaste e deformidade. Quando o silício se deforma, é incapaz de manter uma carga regular e a quantidade de energia diminui. Isso significa que o silício tem uma vida muito mais curta quando comparado ao ânodo de grafite, embora possa manter uma carga maior.

Para contornar esse problema, os pesquisadores estão usando nanofios de silício para o ânodo de silício. O nanofio é capaz de suportar a energia sem degradar. Demonstrou-se que esse tipo de ânodo não fraturou ou quebrou, tornando-o uma fonte viável de energia para essas baterias.