Piasek zwiększy efektywność baterii litowo-jonowych

Większość obecnie użytkowanych i dostępnych komercyjnie baterii wykorzystuje anody wykonane z grafitu. Materiał ten działa dobrze, ale granice jego możliwości zostały już właściwie osiągnięte. W rezultacie obecnie poszukiwane są materiały alternatywne, a jednym z nich jest krzem.

- To jest Święty Graal - niski koszt, nietoksyczny, przyjazny dla środowiska sposób wytwarzania anod dla baterii litowo-jonowych wysokiej wydajności - mówi pracujący z profesorami Mihrimah i Cengiz Ozkan doktorant Zachary Favors.

W celu wykonania nowego rodzaju anody do uniwersyteckiego laboratorium dostarczono piasek o dużej zawartości kwarcu, pochodzący z Cedar Creek Reservoir, na wschód od Dallas. Po jego zmieleniu do skali nanometrowej oraz poddaniu szeregowi etapów oczyszczających i zmieniających jego barwę z brązowej na białą, uzyskano proszek przypominający cukier puder. Po dodaniu soli i magnezu proszek podgrzano, aby magnez mógł wyrugować tlenu z kwarcu, dzięki czemu otrzymano czysty krzem. Sól stanowiła pochłaniacz ciepła. W efekcie uzyskano nanokrzem mający trójwymiarową, porowatą formę, podobną do gąbki. Okazało się, że porowatość jest kluczem do poprawy wydajności baterii zbudowanych z nanokrzemu.

Naukowcy pracują obecnie nad możliwościami produkcji większych ilości nanokrzemu z plażowego piasku, by przejść od wytwarzania baterii o wielkości monety do baterii stosowanych w telefonach komórkowych.

Patenty dotyczące nowych technologii zostały już złożone a opisy odkryć opublikowano w czasopiśmie Nature Scientific Reports.

źródło: CleanTechnica
zdjęcie: University of California, Riverside (w pojemnikach od lewej: piasek nieoczyszczony, piasek oczyszczony, nanokrzem)