محققان دانشگاه رایس موفق به بهبود باتری‌های یون لیتیم برای خودروهای الکتریکی شدند. آنها از سیلیکون برای افزایش ظرفیت این باتری‌ها استفاده کردند.
راهبرد سیلیکونی برای بهبود باتری‌های یون لیتیم
محققان دانشگاه رایس موفق به بهبود باتری‌های یون لیتیم برای خودروهای الکتریکی شدند. آنها از سیلیکون برای افزایش ظرفیت این باتری‌ها استفاده کردند.
سیبانی لیزا بیسوال، استادیار گروه مهندسی زیست مولکولی، و همکارانش نشان دادند که سیلیکون توان جذب یون‌های لیتیم را داراست.
آند یا قطب منفی، در باتری‌های امروزی از گرافیت(که یون لیتیم درون آن ذخیره می‌شود) ساخته شده‌است؛اما همینک نمی‌توان از یک حدی بیشتر درون گرافیت، یون لیتیم قرار داد. سیلیکون بیشتر از هر ماده‌ی دیگری می‌تواند یون لیتیم را در خود جای دهد؛ به‌طوری که سیلیکون تقریباً ۱۰ برابر کربن، لیتیم جذب می‌کند؛ اما این ماده دارای یک اشکال بزرگ است و آن اینکه بعد از چند بار جذب و رهاسازی، ترک می‌خورد. برای حل این مشکل گروه‌های تحقیقاتی مختلف تلاش‌هایی کرده‌اند؛ آنها از نانوسیم‌های سیلیکونی برای جذب لیتیم استفاده کرده‌اند. اما تیم دانشگاه رایس ایده‌ی دیگری را به کار گرفته‌است. آنها دریافتند که با ایجاد حفره‌های میکرونی روی سطح سیلیکون، می‌توان ظرفیت آن را افزایش داد. باتری‌های یون لیتیم معمولی که آند کربنی دارند، تنها ۳۰۰ میلی‌آمپر ساعت بر گرم ظرفیت دارند؛ در حالی که با اعمال حفره روی آند این رقم تا ۱۰ برابر افزایش می‌یابد.
سینساباق می‌گوید:«این پروژه اولین محصول مرکز فناوری‌های پیشرفته‌ی نانو Lockheed Martin در دانشگاه رایس است. این پروژه ۳ سال قبل آغاز شد. سیبانی لیزا بیسوال روی سیلیکون‌های متخلخل کار می‌کرد و من می‌دانستم که نانوساختارهای سیلیکونی یکی از گزینه‌های استفاده در آند باتری‌ها به‌شمار می‌رود. ما این دو را در هم آمیختیم.»
سیبانی لیزا بیسوال می‌گوید:«ایجاد نانوحفرات، بسیار ساده‌تر از تولید نانوسیم است. این حفرات یک میکرون قطر و ۱۰ تا ۵۰ میکرون عمق دارند. برای ایجاد آنها از بارهای منفی و مثبت موجود روی ویفر سیلیکونی در حضور حلال هیدروفلوریک استفاده می‌شود. اتم‌های هیدروژن و فلئور از هم جدا شده و فلئورها به یک سمت از سیلیکون حمله و حفره‌ها را ایجاد می‌کند و در نهایت ساختاری شبیه به پنیر سوئیسی ایجاد می‌شود. با این روش دیگر نیازی به فرایندهای مشکلی نظیر خلأ بالا و شستن نانولوله‌ها که در تولید نانوسیم استفاده می‌شدنیست. اچ کردن یک سطح توده‌ای، کار بسیار ساده‌ای است. مزیت دیگر این باتری آن است که چرخه‌ای بین ۲۰۰ تا ۲۵۰ دارد که بسیار بیشتر از باتری‌های مبتنی بر نانوسیم است.» محققان معتقدند که سادگی و ارزانی این روش موجب تجاری شدن سریع آن خواهد شد. نتایج کار آنها در کنفرانس کشف باکیبال در دانشگاه رایس ارائه شد.
