در میان انواع باتری های لیتیوم یون موجود در بازار، آند اکثر این باتری ها از گرافیت (شکل خاصی از کربن) ساخته شده است. لیتیوم در الکترود آند گرافیتی به فرم LiC6 ذخیره می شود. که در این حالت اتم لیتیوم توسط 6 اتم کربن احاطه می شود.
توسعه دهندگان باتری سال هاست برای فهمیدن این موضوع که چگونه می توان به جای آند کربنی از سیلیکون استفاده نمود، مطالعه نموده اند. زیرا یون های لیتیوم با سیلیکون به فرم Li15Si4 ترکیب می شوند. به این معنی که ماده کمتری از آند می تواند لیتیوم بسیار بیشتری را ذخیره نماید. باتری های با آند سیلیکونی می توانند ظرفیت های بسیار بیشتری را فراهم نمایند.
نکته ای که در استفاده از سیلیکون به عنوان آند برای باتری ها وجود دارد این است که هنگامیکه در حین شارژ با لیتیوم واکنش می دهد، حجم آن تقریبا 300 درصد افزایش می یابد. سپس در حین دشارژ حجم آن کاهش می یابد. تکرار شارژ و دشارژ باعث تخریب تدریجی آند می شود، در نتیجه باعث افزایش سطح آند می شود و در ادامه ذرات تخریب شده آند بصورت شیمیایی با الکترولیت واکنش داده و باعث آسیب دیدن باتری می شود. در نتیجه باتری های با آند سیلیکونی عمر چندان طولانی نخواهند داشت.
مشکل حجیم شدن سیلیکون غیر قابل حل نمی باشد. تاکنون، برخی باتری های لیتیوم یون ساخته شده اند که آند آن ها شامل اجزای سیلیکونی ترکیب شده با سیلیکون دی اکسید است و توسط کربن پوشش داده شده است.
ایلان ماسک (Elon Musk) در سال 2016 از سلول های Tesla که به این روش ساخته شده اند، رونمایی نمود. اما تا به امروز میزان سیلیکون استفاده شده در آند، حداقل است.
یک گروه استارت آپ در کالیفرنیا به اسم Sila Nanotechnologies برنامه دارد تا باتری های با آند سیلیکون خالص را تجاری سازد. به گفته مدیران این شرکت، این باتری ها در سال 2019 تجاری خواهند شد.
بسته به کاربردی که باتری در آن ها به کار می رود، استفاده از مواد سیلیکونی در آند، ظرفیت باتری را 20 تا 40 درصد یا بیشتر افزایش خواهد داد.
استفاده از سیلیکون برای آند باعث می شود، ضخامت آند تا 67% کاهش یابد که در نتیجه به باتری این اجازه را خواهد داد که تا میزان 9 برابر سریع تر شارژ شود.
احتمالا Sila تنها شرکتی نخواهد بود که از تکنولوژی باتری های سیلیکونی رونمایی خواهد نمود. انتظار می رود شرکت کالیفرنیایی Evonix نیز باتری را معرفی نماید که آند آن از سیلیکون و اکسیدهای سیلیکون ساخته شده باشد.
|