Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een nieuwe flexibele nano-steiger gemaakt voor oplaadbare lithium-ionbatterijen, waardoor de batterijen van mobiele telefoons en elektrische auto's langer meegaan.

Het onderzoek, gepubliceerd in Geavanceerde materialen , toont het potentieel van gefabriceerde platen van uitgelijnde koolstofnanobuisjes bedekt met silicium, een materiaal met een veel hogere energieopslagcapaciteit dan de grafietcomposieten die typisch worden gebruikt in lithium-ionbatterijen.

"Door silicium in batterijen te plaatsen, kan de capaciteit enorm toenemen - tien keer groter, " zei dr. Philip Bradford, assistent-professor textieltechnologie, scheikunde en wetenschap bij NC State. "Maar het toevoegen van silicium kan ook 10 keer zoveel problemen opleveren."

Een belangrijke uitdaging bij het gebruik van silicium is dat het opzwelt als lithium-ionbatterijen ontladen. Terwijl de batterijen draaien, silicium kan van de elektrode afbreken en rondzweven (bekend als verpulvering) in plaats van op zijn plaats te blijven, batterijen minder stabiel maken.

Toen de met silicium gecoate koolstofnanobuisjes in één richting werden uitgelijnd als een laag rietjes die van begin tot eind werden gelegd, de structuur zorgde voor gecontroleerde uitzetting, zodat het silicium minder vatbaar is voor verpulvering, zei Xiangwu Zhang, universitair hoofddocent textieltechnologie, scheikunde en wetenschap bij NC State.

"Er is een enorme vraag naar batterijen voor mobiele telefoons en elektrische voertuigen, die een hogere energiecapaciteit nodig hebben voor langere rijafstanden tussen ladingen, "Zei Zhang. "We geloven dat deze koolstofnanobuis-steiger mogelijk het vermogen heeft om de industrie te veranderen, hoewel technische aspecten nog moeten worden uitgewerkt. Het productieproces dat we gebruiken is schaalbaar en zou goed kunnen werken in commerciële productie."