باطری های سیلیسیومی با خصوصیات شگفت انگیز

با توجه به نیاز برای یافت باطری با خصوصیات بهتر، سیلیسیم برتریهای محسوسی را در مقایسه با کربن به کار برده  شده در باطریهای لیتیمی دارا میباشد. 6 اتم کربن با یک اتم لیتیم پیوند برقرار میکنند در حالی که یک اتم سیلیسیم میتواند با 4 اتم لیتیم به صورت همزمان پیوند برقرار کند. این مساله باعث افزایش ظرفیت باطری تا 10 لایه بشتر میشود. بنابراین تعداد زیادی از یونهای لیتیمی باعت تورم 300 تا 400 درصدی آند میشود که در ادامه باعت از بین رفتن ساختار آن میشود. به منظور حل این مشکل محققان OIST بر روی سیلیسیم کار کرده اند که مشکل تورمرا بین ببرند. باطری جدید همچنین به منظور افزایش انرژی نیز معرفی شده است.

در حال حاضر هدف در صنعت باطری سازی، افزایش سرعت شارژ و انرژی باطری میباشد. دکتر ریمون به عنوان نفر اصلی اظهار داشته اند که ممکن است شارژ چند ساعته برای گوشی و لپ تاب قابل تحمل باشند اما تحمل چندین ساعت برای شارژ خودرو قابل تحمل نمیباشد. ساخت آند سیلیسیمی میتواند به عنوان یگ راه حل برای حل این مشکل انتخاب شود. طی این پژوهش لایه های سیلیسیم غیر اشباع با داربستهای تانتالومی پوشش داده شده اند که در نتیجه سیلیسیم در بستر تانتالوم ساندویچ شده است. این روش روش فیزیکی بسیار دقیقی بوده و نیاز به روش شیمیایی، کاتالیستها و پیوند دهنده های دیگر نمیباشد.

در این پژوهش از روش Cluster beam deposition برای نشاندن مواد خاص روی زیر لایه استفاده شده است. در نتیجه آندی باظرفیت بیشتر و تورم کمتر حاصل شده است.

با نگاه دقیق تر به لایه های نانو ساختار سیلیسیم، محققان به این نتیجه رسیده اند که سیلیسیم دارای تخلخل بوده که ساختار شبیه به دانه بندی دارد، در نتیجه یونهای لیتیم با سرعت بیشتری میتوانند درون آن حرکت کنند(در مقایسه با سیلیسیم آمورف غیر اشباع). در نتیجه این پدیده قدرت باطری افزایش داشته است. همچنین همزمان با این پدیده، وجود کانالهای سیلیسیم در میان داربست  نانو ذرات تانتالوم، قدرت نفوذ به یون لیتیم را به کل ساختار میدهد. در سوی دیگر با استفاده از داربست فلزی تانتالومی، تورم کنترل شده و پیوستگی ساختار افزایش یافته است که به عنوان یک عامل محدود کننده در ظرفیت نیز حساب میشود که محققان در پی رفع آن میباشند.