مطالعات اخیر روی نوع جدیدی از الکترودهای نانوکامپوزیتی کربن- سیلیکون جزئیات جالبی درباره نحوه کارایی و خستگی‌ها آنها در طول مصرف‌شان نشان می‌دهد. این تحقیقات نشان می‌دهد که چرا این نوع مواد عملکرد بهتری نسبت به سیلیکون دارند. این الکترودها ظرفیت الکتریکی‌شان ۵ برابر بیشتر از الکترودهای باتری‌های لیتیومی معمولی بوده، ارزان‌تر و طول عمر بیشتری نیز دارند.
بهبود باتری‌ها با الکترودهای کربن-سیلیکون
این الکترودها ظرفیت الکتریکی‌شان ۵ برابر بیشتر از الکترودهای باتری‌های لیتیومی معمولی بوده، ارزان‌تر و طول عمرشان نیز بیشتر است.
اخیرا مقاله ای در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده که حاوی ویدئوهایی از شارژ الکترود در مقیاس نانو است. با مشاهده این ویدئوها می‌توان به نقاط قوت و ضعف این مواد پی برد. کونگمین وانگ از محققان این پروژه در آزمایشگاه ملی نورث وست پاسیفیک، می‌گوید این الکترودها در اثر شارژ شدن بسط پیدا می‌کنند که این موضوع موجب کاهش طول عمر باتری می‌شود. ما قصد داریم که ببینیم چگونه می‌توان طول عمر این باتری‌ها را بهبود داد زیرا الکترودهای نانوالیافی پتانسیل بالایی برای استفاده در باتری‌های قابل شارژ دارند.
سیلیکون دارای مزایای و معایبی است برای مثال ظرفیت ذخیره انرژی در آن بالا است اما پس از شارژ شدن متورم می‌شود که اندازه آن سه برابر مقدار اولیه خود می‌شود. اگر سیلیکون درون یک بسته بندی قرار داشته باشد این تورم موجب آسیب دیدن الکترود می‌گردد. برای حل این مشکل محققان از نانوالیاف کربنی حاوی پوشش سیلیکون استفاده کردند. از آنجایی که نانوالیاف کربنی دارای هدایت الکتریکی بالایی است، می‌تواند از ظرفیت بالای ذخیره‌سازی انرژی در سیلیکون کمک گرفته و در نهایت یک الکترود مناسب ایجاد کند.
محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج و شرکت جنرال موتورز نانوالیاف حاوی پوشش نازک سیلیکونی را تهیه کردند. سپس این نانوالیاف در اختیار پژوهشگران آزمایشگاه ملی نورث وست پاسیفیک قرار داده شد تا رفتار آن را مورد بررسی قرار دهند. نتایج نشان داد که بعد از ۱۰۰ مرتبه شارژ و دشارژ شدن، هنوز باتری شرایط اولیه خود را داراست و قادر است ۱۰۰۰ میلی آمپر در ساعت جریان در هر گرم تولید کند، این رقم ۵ تا ۱۰ برابر بیشتر از الکترودهای باتری‌های یون لیتیم است.برای بررسی خستگی ایجاد شده در این الکترودها، محققان از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده کردند و توانستند تصاویر و ویدئوهایی از این الکترود تهیه کنند. آنها از این ویدئوها برای مطالعه میزان ترکیب شدن لیتیم و سیلیکون استفاده کردند. نتایج نشان داد که اگر نسبت لیتیم به سیلیکون ۱۵ به ۴ باشد فرآیند تبلور و تشکیل لایه شیشه‌ای آغاز می‌شود.
