Krzemowa anoda Li-ion o niezwykłych właściwościach

Magazynowanie energii jest najszybciej rozwijającą się branżą we współczesnej energetyce. Rozwój tego sektora niesie duże nadzieje dla odnawialnych źródeł energii, które dzięki niemu przestają być zależne od kaprysów pogody. Prawdopodobnie najbardziej rozpowszechnioną technologią magazynowania energii są ogniwa li-ion. Rozwiązanie to jest proste w użyciu, łatwe w montażu oraz skalowalne. Z drugiej strony, ma też swoje wady. Największą z nich jest wysoka cena.

Jedno z rozwiązań tego problemu zostało zaproponowane przez startup z Doliny Krzemowej, Sila Nanotechnologies.

Akumulatory jonowo-litowe składają się z dwóch elektrod – anody i katody. Ich głównym zadaniem jest przechowywanie jonów litu. Kiedy bateria jest w pełni naładowana, wszystkie one znajdują się w anodzie. Podczas ładowania, jony wędrują od anody do katody. Najbardziej popularnym podejściem do zwiększania jakości baterii jest po prostu poprawa wydajności tych elektrod.

Typowe anody tworzone są z grafitu. Tymczasem Sila Nanotechnologies zamierza budować je z krzemu, który ma potencjał przechować nawet 25-krotnie większą ilość jonów niż swój grafitowy odpowiednik. Choć koncepcje takiego rozwiązania pojawiały się już w świadomości naukowców, krzemowe anody zazwyczaj niszczyły się w trakcie pracy, nie wytrzymując dużego „naporu” jonów.

Wygląda na to, że Sila znalazło sposób na rozwiązanie tego problemu. Dzięki specyficznej strukturze materiałowej ich anody, jony litu mają możliwość „upakować” się w wolnych przestrzeniach, zamiast rozpychać się z atomami krzemu. W ten sposób anoda unika znacznej części naprężeń, przez co nie pęka w trakcie działania.

Według firmy, obecny efekt wystarczy do tego, by budować małe akumulatory litowo-jonowe o pojemności około 40% większej niż standardowe li-ion. Takie „bateryjki” będą w stanie zasilić smartfony, smartwatche czy słuchawki. Technologią zainteresowały się koncerny takie jak Samsung czy Siemens, które zainwestowały swoje pieniądze w projekt. W ten sposób amerykański startup zamierza utworzyć fabrykę, która będzie produkowała 20 MWh baterii rocznie.

Jednocześnie Sila Nanotechnologies nie zamierza poprzestać w badaniach. Jej celem są akumulatory do samochodów elektrycznych, które mają znacznie zwiększyć zasięg tych wehikułów.

Źródło: qz.com, silanano.com

Maciej Janiszkiewicz

Redaktor GLOBEnergia