Kaj je silicijeva anoda?

Baterije imajo tri posebne dele, od katerih je eden anoda. Na tem področju so zgrajeni elektroni, ki zagotavljajo moč električnim napravam. Od leta 2011 se grafitne anode najpogosteje uporabljajo v litijevih baterijah. Silicijeva anoda ima teoretično sposobnost proizvesti do 10-krat večjo količino energije kot tradicionalna grafitna anoda. Velika težava je, da se silicijeva anoda zlahka pokvari, kar zmanjša količino proizvedene energije in povzroči nestabilnost baterije; zato silicijeva anoda ni bila priljubljena.

Vsaka baterija, od majhne AA do velike baterije generatorja, ima tri dele: katodo, elektrolit in anodo. Anoda je negativno nabita in na njej se kopičijo elektroni. Kot narekuje narava, so elektroni prisiljeni potovati do pozitivnega naboja, ki ga proizvaja katoda. Plast elektrolita preprečuje, da bi elektroni šli neposredno v katodo in namesto tega prisili energijo, da se premika skozi električno napravo, pri čemer se naprava vklopi in deluje, preden se ustavi na katodi. Prav ta proces omogoča delovanje vsake baterije.

V litijevih baterijah, ki uporabljajo litij kot glavni vir energije, je bil grafit uporabljen kot anoda, ker lahko proizvede velike količine energije in je dovolj vzdržljiv za stalno uporabo. Medtem ko je moč grafita visoka v primerjavi z drugimi viri, je omejena na količino moči, ki jo silicij lahko proizvede. Silicij v kombinaciji z litijem lahko proizvede do 10-krat večjo količino energije, kar bi prenosnim napravam in električnim avtomobilom omogočilo, da delujejo dlje časa, ne da bi morali zamenjati ali ponovno polniti baterijo.

Težava pri uporabi silicijeve anode je, da ima silicij nizko obstojnost. Ko elektrone proizvaja in tečejo skozi silicijevo anodo, kaže silicij znake obrabe in deformacije. Ko se silicij deformira, ne more vzdrževati rednega polnjenja in količina energije se zmanjša. To pomeni, da ima silicij veliko krajšo življenjsko dobo v primerjavi z grafitno anodo, čeprav lahko ohrani višji naboj.

Da bi zaobšli to težavo, raziskovalci uporabljajo silicijeve nanožice za silikonsko anodo. Nanožica je sposobna vzdržati energijo brez poslabšanja. Izkazalo se je, da se ta vrsta anode ne zlomi ali zlomi, zaradi česar je izvedljiv vir energije za te baterije.