Ricercatori dell'Università della California, Riverside Bourns College of Engineering hanno sviluppato un tridimensionale, decorato con silicone, architettura a cluster di nanotubi di carbonio a forma di cono per anodi di batterie agli ioni di litio che potrebbe consentire la ricarica di dispositivi elettronici portatili in 10 minuti, invece delle ore.

Le batterie agli ioni di litio sono la batteria ricaricabile preferita per i dispositivi elettronici portatili e i veicoli elettrici. Ma, presentano problemi. Le batterie dei veicoli elettrici sono responsabili di una parte significativa della massa del veicolo. E la dimensione delle batterie nell'elettronica portatile limita la tendenza al ridimensionamento.

Il silicio è un tipo di materiale anodico che sta ricevendo molta attenzione perché la sua capacità di carica totale è 10 volte superiore rispetto agli anodi delle batterie agli ioni di litio a base di grafite commerciale. Considera una batteria imballata a celle piene. La sostituzione dell'anodo di grafite comunemente utilizzato con anodi di silicio comporterà potenzialmente un aumento del 63% della capacità totale delle celle e una batteria del 40% più leggera e più piccola.

In un documento, Cluster di nanotubi di carbonio a forma di cono decorati con silicio per l'anodo della batteria agli ioni di litio , recentemente pubblicato sulla rivista Piccolo , I ricercatori della UC Riverside hanno sviluppato una nuova struttura di architettura tridimensionale a grappoli di nanotubi di carbonio a forma di cono decorato in silicio tramite deposizione chimica da vapore e trattamento al plasma accoppiato induttivamente.

Le batterie agli ioni di litio basate su questa nuova architettura dimostrano un'elevata capacità reversibile e un'eccellente stabilità del ciclo. L'architettura dimostra un'eccellente stabilità elettrochimica e irreversibilità anche a velocità di carica e scarica elevate, quasi 16 volte più veloce degli anodi a base di grafite usati convenzionalmente.

I ricercatori ritengono che la velocità di carica e scarica ultraveloce possa essere attribuita a due ragioni, ha detto Wei Wang, autore principale del paper.

Uno, la connessione senza soluzione di continuità tra la lamina di rame ricoperta di grafene e i nanotubi di carbonio migliora l'integrità del contatto tra materiale attivo e collettore di corrente che facilita la carica e il trasferimento termico nel sistema di elettrodi.

Due, l'architettura a forma di cono offre piccoli canali compenetranti per un accesso più rapido dell'elettrolita nell'elettrodo che può migliorare le prestazioni della velocità.