Onderzoekers van de University of Southern California hebben een nieuw type lithium-ionbatterij ontwikkeld die in plaats van de gangbare anoden van grafiet gebruik maakt van poreuze nanodeeltjes van silicium. De aanpassing vergroot de capaciteit van dit type batterij volgens de onderzoekers met 200 tot 300 procent en verkort de oplaadtijd tot zo’n tien minuten.
Er wordt al langer gewerkt om silicium te gebruiken in de anoden van batterijen, omdat de stof erg goedkoop is en omdat de opslagcapaciteit van het materiaal groot is. Het probleem is echter dat silicium sterk uitzet bij het opladen van een batterij en weer krimpt bij het ontladen, waardoor de batterij snel beschadigt.
Hoofdonderzoeker Chongwu Zhou en zijn team ontwikkelden daarom in plaats van een anode opgebouwd uit kleine gestapelde plaatjes silicium een poreuze siliciumanode van nanodraadjes die elk kleiner zijn dan 100 nm. in diameter. Vanwege de poreuze aard van het materiaal kan het silicium uitzetten en inkrimpen zonder een beschadiging aan de batterij te veroorzaken. Door de vergroting van de totale oppervlakte van de anode laadt deze ook sneller op.
Het commercieel produceren van de silicium nanodraden is momenteel nog wel een probleem, wat de ontwikkeling van een dergelijke batterij erg duur maakt. Ook is de levensduur van de batterijen (200 oplaadbeurten) op dit moment nog laag, al denkt Zhou dat dit laatste probleem met doorontwikkelingen relatief eenvoudig op te lossen is. De onderzoekers verwachten dan ook dat hun batterij over twee tot drie jaar commercieel beschikbaar zal zijn.
Links een flesje met de silicium nanodeeltjes; rechts de uitvergrote deeltjes.