Kleine kralen van silicium, ongeveer tienduizend keer dunner dan een stuk papier, zou op een dag elektrische voertuigen verder kunnen laten reizen op een enkele lading of de levensduur van de batterij van uw laptop kunnen verlengen, zeggen wetenschappers van de Universiteit van Maryland.

Oplaadbare lithium-ionbatterijen – het soort in uw telefoon, camera, en sommige hybride auto's - gebruik grafiet als elektrode in de batterij. Silicium kan tot tien keer meer lithiumionen opslaan dan grafiet, maar tot nu toe, siliciumstructuren hadden de neiging om te barsten of te breken wanneer ze steeds opnieuw werden gebruikt. Nu hebben scheikundigen en materiaalwetenschappers van de Universiteit van Maryland een kleine siliciumstructuur voor batterijen ontworpen die meer oplaadcycli kunnen doorstaan ​​dan eerdere ontwerpen.

De wetenschappers groeiden kleine bolletjes silicium op een koolstofnanobuisje, gebruikte vervolgens een krachtige microscoop om de lading en ontlading van de elektrode te bekijken.

Om de kralen te maken, Yu Huang Wang, een assistent-professor bij de afdeling Scheikunde en Biochemie, en zijn collega's bevestigden een deel van een molecuul dat soms in voedselaroma's wordt aangetroffen langs koolstofbuizen van minder dan vijftig nanometer breed. Daarna overspoelden ze de ruimte met een gas dat silicium bevatte. Het organische molecuul zorgde ervoor dat er parels van silicium op de buis groeiden.

Daarna laadden ze het silicium op met lithiumionen.

De onderzoekers denken dat de structuur veerkrachtiger is omdat, in tegenstelling tot platte siliciumcoatings, siliconen kralen groeien als flexibele ballonnen. Het organische molecuul dat aanvankelijk het silicium naar de buis trok, maakte de siliciumbinding met de buis sterker, voorkomen dat het silicium uit elkaar valt, vonden de onderzoekers.

Terwijl de kralen werden opgeladen door het lithium, ze groeiden en kromp zonder te barsten of scheuren.

De korrels zetten uit vanaf de nanobuis, maar niet naar elkaar toe, zodat ze dicht bij elkaar langs de nanobuis kunnen worden geplaatst.

Het onderzoek is deze maand gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .