p com nanopartículas de silício agrupadas como sementes em uma casca de carbono dura - supera vários obstáculos restantes para o uso de silício para uma nova geração de baterias de íon-lítio, dizem seus inventores da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia. p "Embora alguns desafios permaneçam, este projeto nos aproxima do uso de ânodos de silício em menores, baterias mais leves e potentes para produtos como telefones celulares, tablets e carros elétricos, "disse Yi Cui, um professor associado em Stanford e SLAC que liderou a pesquisa, relatado hoje em Nature Nanotechnology .

p "Experimentos mostraram que nosso ânodo inspirado na romã opera a 97 por cento da capacidade mesmo após 1, 000 ciclos de carga e descarga, o que o coloca dentro da faixa desejada para operação comercial. "

p O ânodo, ou eletrodo negativo, é onde a energia é armazenada quando a bateria é carregada. Os ânodos de silício podem armazenar 10 vezes mais carga do que os ânodos de grafite nas baterias recarregáveis ​​de íon de lítio de hoje, mas também apresentam desvantagens importantes:o silício quebradiço incha e se desintegra durante o carregamento da bateria, e reage com o eletrólito da bateria para formar uma gosma que cobre o ânodo e degrada seu desempenho.

p Nos últimos oito anos, A equipe de Cui resolveu o problema de quebra usando nanofios ou nanopartículas de silício que são muito pequenos para se quebrar em pedaços ainda menores e envolvendo as nanopartículas em "cascas de gema" de carbono que lhes dão espaço para inchar e encolher durante o carregamento.

p O novo estudo baseia-se nesse trabalho. A estudante de graduação Nian Liu e a pesquisadora de pós-doutorado Zhenda Lu usaram uma técnica de microemulsão comum no óleo, indústrias de tintas e cosméticos para reunir cascas de gema de silício em clusters, e revestiu cada cluster com um segundo, camada mais espessa de carbono. Essas cascas de carbono mantêm os aglomerados de romã unidos e fornecem uma estrada robusta para as correntes elétricas.

p E uma vez que cada cacho de romã tem apenas um décimo da área de superfície das partículas individuais dentro dele, uma área muito menor é exposta ao eletrólito, reduzindo assim a quantidade de lamaçal que se forma a um nível administrável.

p Embora os clusters sejam muito pequenos para serem vistos individualmente, juntos, eles formam um pó preto fino que pode ser usado para revestir um pedaço de papel alumínio e formar um ânodo. Testes de laboratório mostraram que os ânodos de romã funcionam bem quando feitos na espessura necessária para o desempenho de uma bateria comercial.

p Embora esses experimentos mostrem que a técnica funciona, Cui disse, a equipe terá que resolver mais dois problemas para torná-lo viável em escala comercial:eles precisam simplificar o processo e encontrar uma fonte mais barata de nanopartículas de silício. Uma possível fonte são as cascas de arroz:elas são impróprias para alimentação humana, produzido aos milhões de toneladas e 20 por cento de dióxido de silício por peso. De acordo com Liu, eles poderiam ser transformados em nanopartículas de silício puro com relativa facilidade, como sua equipe descreveu recentemente em Scientific Reports.

p "Para mim é muito emocionante ver quanto progresso fizemos nos últimos sete ou oito anos, "Cui disse, "e como resolvemos os problemas um por um."