(Phys.org) -- Lithium-ionbatterijen drijven apparaten aan van elektrische auto's tot smartphones. En de samenleving eist meer batterijen met meer capaciteit van elke batterij.

Om aan deze vraag te kunnen voldoen, EMSL-gebruikers en onderzoekers steken hun energie in een slim nieuw idee dat, letterlijk, geeft batterijen een beetje ruimte om te groeien. Lithium-ionbatterijen wekken elektriciteit op door lithiumionen door een elektrolyt te laten pendelen. In een volledig opgeladen batterij, lithiumionen worden opgeslagen in een kathode, zoals lithiumkobaltoxide (LiCoO ₂ ).

Wanneer in gebruik, lithiumionen stromen van de kathode door een elektrolyt in de anode, meestal gemaakt van koolstof. Tijdens het opladen, de ionen worden teruggeduwd naar de kathode waar ze begonnen. Onderzoekers bouwden voort op de huidige technologie door een nieuw type anode te maken die bestaat uit enkele silicium nanodeeltjes in koolstofschillen, net als dooiers in eieren.

In dit nieuwe ontwerp lithiumionen stromen van de kathode door de elektrolyt, diffunderen door de koolstofschelpen, en ga het silicium binnen - dat tien keer zoveel lithiumionen kan bevatten als alleen koolstof.

Door precies de juiste hoeveelheid ruimte over te laten, de gelithieerde silicium nanodeeltjes zwellen op om te vullen, maar niet barsten, de koolstofschaal.

Het resultaat?

Een lithium-ionbatterijsysteem dat in vergelijking met commerciële batterijen zeven keer meer energie vasthoudt en vijf keer zo vaak kan worden ontladen en opgeladen voordat het verslijt. Cruciaal voor zijn goede prestaties, het nieuwe systeem vormt een stabiele korst, een vaste elektrolyt-interfase, op de anode die een gevolg is van elektrolytontleding. Bovendien, het productieproces van het team is betaalbaar, efficiënt, en kan eenvoudig worden opgeschaald.