Nanoparticelle di silicioSi ritiene che i materiali abbiano la prospettiva di produrre batterie di grande capacità a causa delle loro abbondanti riserve e della capacità di assorbire più ioni al litio rispetto alla grafite utilizzata nelle batterie al litio. Tuttavia, le particelle di silicio si espandono e si contraggono quando si assorbono e si rilasciano gli ioni di litio e vengono facilmente spezzate dopo ripetuti cicli di carica e scarica.

Il team di Jillian Buriak, un chimico dell'Università di Alberta in Canada, ha scoperto che modellare il silicio in particelle di dimensioni nano aiuta a prevenire la rottura. Lo studio ha testato quattro diverse dimensioni di nanoparticelle di silicio e ha determinato quanto sarebbe grande la dimensione di massimizzare i benefici del silicio minimizzando le sue carenze.

Sono distribuiti uniformemente in un aerogel di grafene altamente conduttivo in carbonio con un diametro di nanopori per compensare la bassa conduttività del silicio. Hanno scoperto che le particelle più piccole (solo un miliardo di metro di diametro) hanno mostrato la migliore stabilità a lungo termine dopo più cicli di carica e scarica. Ciò supera la limitazione dell'uso di silicio nelle batterie a ioni di litio. Questa scoperta può portare a una nuova generazione di batterie che sono 10 volte più potenti delle attuali batterie agli ioni di litio e un passo critico verso la prossima generazione di batterie agli ioni di litio a base di silicio.

Questa ricerca ha ampie prospettive di applicazione, in particolare nel campo dei veicoli elettrici, che possono farlo viaggiare più lontano, caricare più velocemente e la batteria è più leggera. Il prossimo passo è sviluppare un modo più veloce ed economico per rendere le nanoparticelle di silicio, rendendole più facili da usare nella produzione industriale.

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