Opisywane rozwiązanie zwraca uwagę choćby ze względu na fakt, iż krzem może przechowywać do 10 razy więcej jonów litu niż grafit. Z tego względu jego wykorzystanie może prowadzić do projektowania baterii o mniejszych rozmiarach, niższej wadze, a jednocześnie – większej pojemności i zdecydowanie szerszej gamie zastosowań.
Czytaj też: Amerykanie stworzyli urządzenie, które przeczy prawom fizyki. Wytwarza energię w niebywały sposób
W toku testów nowej technologii jej twórcy dowiedzieli się, że ich akumulator utrzymuje około 80 procent swojej pierwotnej pojemności po ukończeniu 500 cykli ładowania i rozładowywania. Z kolei po 700 takich cyklach pojemność spada do około 70 procent. Daje to nadzieję na wykorzystywanie anod krzemowych na wiele różnych sposobów, chociażby w elektrycznych samochodach czy elektronice użytkowej.
Podstawowa przewaga anod krzemowych bierze się z zapewnianej przez nie wyższej gęstości energii. Krzem może bowiem przechowywać nawet do 10 razy więcej jonów litu niż grafit. Dla elektryków oznacza to dłuższą jazdę na jednym ładowaniu. Z kolei w przypadku elektryków taka zależność przekłada się na wyższą żywotność baterii i zwiększoną funkcjonalność urządzeń pokroju smartfonów czy laptopów.
Nowy akumulator wyposażony w pełni krzemową anodę ma zapewniać nawet 500 cykli ładowania i rozładowywania z zachowaniem 80 procent pierwotnej pojemności
Dlaczego więc anod krzemowych nie wprowadzono do użytku wcześniej? Najwięcej problemów sprawiała inżynierom tendencja tego materiału do pęcznienia podczas cykli ładowania i rozładowywania. W konsekwencji ogniwa ulegały przyspieszonej degradacji i były bardziej narażone na różnego rodzaju awarie.
Na przestrzeni lat naukowcy próbowali różnych sposobów na obejście ograniczeń, lecz dopiero najnowsze podejście – proponowane przez Holendrów – może okazać się strzałem w dziesiątkę. Ich anoda, w 100% wykonana z krzemu, cechuje się porowatą architekturą. To właśnie za jej sprawą taki element może na bieżąco dostosowywać się do zmian objętości krzemu podczas kolejnych cykli. Rośnie w ten sposób stabilność, a spada ryzyko wystąpienia awarii.
Czytaj też: Wzięli akumulatory na terapie. Chiny nie oszalały, a jedynie chcą rewolucji
Kiedy przyszła pora na ostateczny sprawdzian tego rozwiązania, członkowie zespołu badawczego zmierzyli, że w nowym wydaniu możliwe jest przetrwanie 500 cykli ładowania przy utrzymaniu 80% utrzymania pojemności. Po dwustu kolejnych cyklach wskaźnik ten spadł do 70%. W długofalowej perspektywie mówi się teraz o zwiększeniu gęstości energii baterii nawet o 50%. Przedstawiciele LeydenJar w międzyczasie sondują możliwość wykorzystania nowej technologii w zastosowaniach takich jak pojazdy elektryczne, magazynowanie energii i urządzenia typu wearables. Jak widać, lista potencjalnych sposobów wykorzystania tej technologii jest długa.