Naukowcy z USA opracowali nową konstrukcję anod krzemowych dla baterii litowo-jonowych. Pozwalają one zwiększyć wydajność tych baterii o 30-40 proc. – poinformował magazyn „Technology Review”.
W bateriach litowo-jonowych zwykle montowane są anody złożone z proszku grafitowego i polifluorku winylidenu (PVDF), wymieszanych w rozpuszczalniku NMP. Uzyskaną w ten sposób zawiesiną pokrywa się płytki z metalowej folii i osadza w baterii.
Zespół naukowców z Georgia Institute of Technology i Clemson University podjął prace nad stworzeniem nowego typu anody opartej na krzemie, która może przynieść 10-krotny wzrost wydajności ogniw LiIon. Konieczna jest jednak zmiana jej konstrukcji. Nie można bowiem zastąpić proszku grafitowego związkami krzemu – anody z krzemu i PVDF zwiększają w czasie ładowania czterokrotnie swoją objętość i ulegają szybkiemu rozpadowi.
Po wielu eksperymentach, badacze znaleźli substancję, która umożliwia rozszerzanie się krzemowych anod bez ryzyka ich rozpadu. Jest to żel, stosowany w przemyśle spożywczym, otrzymywany z brunatnic (Phaeophyceae). Anoda, w której żel ten zastępuje PVDF, jest na tyle elastyczna iż może bez szkody ośmiokrotnie zmienić swoją objętość. Nie reaguje także z elektrolitem.
Jak powiedział „Technology Review” Gleb Juszin, dyrektor Center for Nanostructured Materials for Energy Storage w Georgia Institute of Technology, zastosowanie żelu eliminuje także konieczność używania rozpuszczalnika, co zmniejsza koszty i pracochłonność procesu wytwarzania anod.
Jak wykazały pierwsze testy, znacznie wzrosła również wydajność baterii i liczba cykli ładowania-rozładowania w stosunku do ogniw z tradycyjnymi anodami grafitowymi. Jak stwierdził Juszin, litowo-jonowe baterie z nowymi anodami mają pojemność większą o 30-40 proc. i dłuższy okres pracy.
Zespół z Georgia Institute of Technology pracuje obecnie nad nowymi katodami. Juszin ma nadzieję, że nowe katody i anody pozwolą zwiększyć pojemność baterii o 75-80 proc., „co oznaczałoby skonstruowanie całkowicie nowej klasy ogniw”.
