محققان با استفاده از سیلیکون خالص، موفق به تولید آندی برای باتری یون لیتیم شدند که می‌تواند کارایی این باتری‌ها را افزایش دهد.
افزایش سه برابر عمر باتری یون لیتیم با نانوساختارها
پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا موفق به ارائه روشی ارزان قیمت و زیست‌سازگار برای تولید باتری‌های یون لیتیم شدند. عملکرد این باتری‌ها سه برابر بیشتر از باتری‌های استاندارد است.
زکری فیورز از محققان این پروژه می‌گوید: «ما در این پژوهش از شن استفاده کردیم؛ ماده‌ای ارزان، غیرسمی و زیست‌سازگار که می‌تواند به‌عنوان آند باتری‌های یون لیتیم ایفای نقش کند.»
این ایده شش ماه قبل به ذهن او خطور کرد؛ زمانی که در کنار ساحل سان کلیمنت نشسته بود و یک مشت شن در دستانش قرار داشت. حوزه تحقیقاتی فیورز، ساخت باتری‌های یون لیتیم با کارایی بالا است. او روی ساخت آند، بخش دارای بار منفی باتری، تحقیق می‌کند. در حال حاضر گرافیت ماده استاندارد برای ساخت آند است اما با توسعه باتری‌های جدید، گرافیت پتانسیل لازم برای بهبود بیشتر این باتری‌ها را ندارد.
این گروه تحقیقاتی از سیلیکون در مقیاس نانو برای جایگزینی گرافیت استفاده کردند. مشکل سیلیکون نانومقیاس این است که به سرعت دچار زوال ساختاری شده و نمی‌توان آن را به‌صورت انبوه تولید کرد. محققان دریافتند که کوارتز می‌تواند راهگشا باشد. به همین دلیل از شن‌های منطقه سدار گریک در شرق دالاس استفاده کردند. آن‌ها این شن‌ها را خرد کرده و به مقیاس نانو درآوردند و پس از چند مرحله خالص‌سازی، ماده‌ای سفید رنگ شبیه شکر به‌دست آمد. سپس نمک طعام و منیزیم که به راحتی در آب حل می‌شوند به کوارتز افزوده شد. به این ساختار حرارت داده می‌شود تا در اثر آن اکسیژن به واسطه وجود منیزیم از کوارتز زدوده شده و سیلیکون خالص به‌دست آید. سپس از این ترکیب برای تولید ساختاری سه بعدی استفاده شد که دارای تخلخل بالایی است. تخلخل موجود در این ساختار می‌تواند برای استفاده در باتری‌ها مناسب باشد و عملکرد آن را بهبود دهد.
محققان دریافتند که این ماده می‌تواند طول عمر باتری‌های یون لیتیم را سه برابر افزایش دهد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Scalable Synthesis of Nano-Silicon from Beach Sand for Long Cycle Life Li-ion Batteries در نشریه Nature Scientific Reports به چاپ رسیده است.
