Batterier er en viktig del av det moderne livet. Din bil, mobiltelefon, laptop og kamera ville ikke eksistere uten dem. Og forskere rundt om i verden jobber kontinuerlig for å gjøre dem bedre.

Dette inkluderer et team på HZB institutt for mykt materiale og funksjonelle materialer, som er en del av Institut Laue-Langevin i Grenoble, Frankrike. De har sett på materialene vi bruker til å lage batterier og prøver å finne ut om det finnes bedre alternativer.

Nærmere bestemt har de sett på grafittelektroder som er en del av litiumionbatterier som styrer de fleste av våre husholdningsartikler. Grafitt brukes fordi det er billig, rikelig og stabil. Det kan imidlertid bare absorbere et begrenset antall ioner før det treffer kapasitet.

Flere ioner

Silisium er et alternativ. Det er også ganske rikelig på jorden, og det kan absorbere mye flere ioner enn grafitt kan. Men det er et problem - da ioner beveger seg gjennom silisiumet, forstyrrer det krystallstrukturen. Det fører til at elektroden svulmer i volum med en faktor på tre, noe som er vanskelig å håndtere.

Men HZB-laget, ledet av Matthias Ballauff, mener det har en løsning. Etter å ha sporet nøyaktig hvor ionerne absorberes i en silisiumelektrode, fant de at flertallet holder seg fast i et lag på 20 nanometer tykk på overflaten av silisiumet. Bare en i 26 trenger videre.

"Vi kunne nettopp spore hvor litiumioner adsorberer i silisiumelektroden ved hjelp av nøytronreflektometri-metoder, og også hvor fort de beveger seg", sa Beatrix-Kamelia Seidlhofer, som gjennomførte forsøkene.

Teoretisk kapasitet

Det antyder at ved bruk av meget tynne silikonfilmer, bør det være mulig å utvikle batterier med en teoretisk kapasitet seks ganger større enn et litiumionbatteri konstruert med grafittelektroder. De betydelig tynnere elektrodene ville bety at volumet hevelse er lettere å håndtere.

Det sparer ikke bare materiale og energi som forbrukes under produksjonen, men vi får et bedre batteri ut som et resultat.

Forskningen ble detaljert i et papir i tidsskriftet ACS Nano.

  • Quantum datamaskiner tok bare et stort logisk sprang fremover
  • Duncan Geere er TechRadar's science writer. Hver dag finner han de mest interessante vitenskapenes nyhetene og forklarer hvorfor du bør bry deg. Du kan lese mer av hans historier her, og du kan finne ham på Twitter under håndtaket @duncangeere.