Bateria siedmiokrotnie pojemniejsza

Takie urządzenia - np. akumulatory litowo jonowe - gromadząáenergięáelektrycznąániezbędnąádla funkcjonowania telefonów komórkowych, przenośnych komputerów, czy nawet aut napędzanych hybrydowymi silnikami (spalinowo elektrycznymi).

Prąd elektryczny w baterii litowo jonowej powstaje na skutek ruchu jonów litu z anody (gdzie zostały zgromadzone w procesie ładowania) w kierunku metalicznej katody. Podczas ładowania prąd płynie w przeciwnym kierunku. Anoda w tradycyjnych bateriach litowo jonowych jest wytwarzana z grafitu. Materiał ten ma jednak ograniczonąámożliwość "magazynowania" jonów litu w swoim wnętrzu, co limituje pojemność elektryczną baterii.

Krzem jest materiałem, który tworzy z litem stopy i może wiązać więcej jonów litu niż grafit. Jednak, anoda zbudowana z krzemu podczas ładowania i rozładowywania ulega procesom kurczenia i rozkurczania, co prowadzi do jej zniszczenia. Konieczne było opracowanie takiej struktury anody krzemowej, która gromadziłaby dużą ilość jonów litu, będąc jednocześnie mniej podatną na zmianę rozmiarów podczas cykli ładowania i rozładowania oraz odpowiednio wytrzymałą mechanicznie.

Naukowcy z Hanyang University z grupy badawczej doktora Jaephil'a Cho wyprodukowali prototypową baterię, której anoda wytworzona została z nanoporowatego krzemu, co umożliwia zmagazynowanie znacznie większej ilości jonów litowych podczas ładowania, zwiększając pojemność elektrycznąátakiej baterii 7-krotnie (teoretycznie nawet 11-krotnie!).

W tym celu naukowcy opracowali technikę produkcji nanoporowatego krzemu z żelu krzemowego, stabilizowanego komponentami organicznymi i nanocząstek dwutlenku krzemu. Całość wygrzewana była w atmosferze argonu, w temperaturze 900 stopni Celsjusza dla uzyskania złożonego nanokompozytu (krzemowo-węglowego z nanocząstkami SiO2), z którego - po usunięciu nanoczastek krzemionki przy użyciu HF - powstała silnie porowata nanostruktura krzemowa o bardzo dobrych właściwościach elektrycznych i zadowalającej odporności mechanicznej.

Według naukowców, testy dowiodły, iż nowa bateria litowo jonowa, zawierająca nanoporowatą anodę krzemową jest zdecydowanie bardziej pojemna, przy zachowaniu prawie takiego samego czasu ładowania. Co ważne, układ ten może byćábez utraty właściwości wielokrotnie ładowany i rozładowywany.

Ponieważ Hanyang University od dawana współpracuje z producentem baterii i akumulatorów, należy sięáspodziewać w niedalekiej przyszłości wprowadzenia na rynek baterii produkowanych w oparciu o nowo opracowaną technologię. (PAP)