Bilim insanları, yüksek kapasiteli ve neredeyse sıfır performans düşüşüne sahip lityum iyon (Li-ion) piller sağlayan yeni bir lazerle üretilmiş silikon-grafen anot geliştirdi. Gelişmiş Li-ion pillere olan artan talep nedeniyle, silikon, daha yüksek teorik kapasitesi nedeniyle geleneksel grafit anotlara umut vadeden bir alternatif olarak ortaya çıktı. Bununla birlikte, kullanımı düşük verimlilik, döngü sırasında yapısal sorunlar ve zor ön lityumlaştırma nedeniyle sınırlı kalmaktadır.
Lazerle üretilen anotlar pil döngüsünü yükseltebilir
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, İsrail’deki bilim insanları, ön lityumlaştırılmış silikon nanopartiküllerini iletken bir grafen matrisine eş zamanlı olarak sentezleyen ve entegre eden tek adımlı bir lazer işlemi geliştirdi. Lazerle yönlendirilen, ortam koşullarında çalışan, katı hal, yerinde ön lityumlaştırma yaklaşımı, Tel Aviv Üniversitesi Kimya Fakültesi ve Malzeme Bilimi Bölümü’nde profesör olan Dr. Fernando Patolsky liderliğindeki bir ekip tarafından tasarlandı.
Yöntem, ortam koşullarında çalışır ve basit öncüllere dayanır. Karmaşık çok adımlı üretim veya reaktif lityum metal ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu yöntem, hızlı ve düşük güçlü lazer ışınlaması altında fenolik reçine, silikon nanopartiküller (SiNPs) ve lityum tuzlarından oluşan üçlü bir karışımdan kendiliğinden ayakta durabilen, hava koşullarına dayanıklı, önceden lityumlanmış bir kompozit üretir. Yerel ısı ve basınç, silikon ve lityum tuzları arasında reaksiyonları tetikler.
Ekip: “Yöntem, yaygın lityum tuzlarını (LiOH, Li2CO3, LiNO3, LiF, LiClO4) evrensel olarak kullanır; LiOH, alkali ile desteklenen öncü madde yoğunlaşması ve gelişmiş arayüzey teması nedeniyle en iyi performansı gösterir” dedi. Bu, lazerle indüklenen grafen (LIG) oluşturulurken yerinde ön lityumlamayı mümkün kılar. Bu 3 boyutlu gözenekli, elektriksel olarak iletken grafen formu, silikon parçacıklarını destekleyen kararlı ve yüksek iletkenliğe sahip bir çerçeve oluşturur.