Kisel kan fördubbla kapaciteten i framtidens litiumjonbatterier
Forskning vid Mittuniversitetet visar att kisel kan bli ett nyckelmaterial för nästa generations litiumjonbatterier. Doktoranden Ali Abo Hamad vid FSCN Research Centre har utvecklat en grön termokemisk metod som gör kiselpartiklar porösa och därmed användbara i stabila batterianoder.
Grafit har länge varit standardmaterialet i anoder, men dess kapacitet är begränsad. Kisel kan lagra upp till tio gånger mer laddning per gram, men praktisk användning har försvårats av att materialet spricker när det sväller under laddning. Den nya metoden använder urea – ett vanligt och ofarligt gödningsmedel – i stället för fluorbaserade syror. När urea hettas med kisel genereras gaser som etsar partiklarna och skapar en porös struktur som bättre hanterar volymförändringar.
Det porösa kislet kan blandas med grafit för att bilda kompositanoder. Tester visar att anoder med 10–20 procent poröst kisel levererar två till tre gånger högre kapacitet än ren grafit, samtidigt som de är betydligt stabilare än obehandlat kisel.
– Även små mängder kisel kan fördubbla batterikapaciteten. Mitt långsiktiga mål är att förstå hur porositeten påverkar stabiliteten – och på sikt ersätta grafit helt med kisel, säger Ali Abo Hamad, doktorand vid FSCN Research Centre på Mittuniversitetet i ett pressmeddelande.
Forskningsresultaten pekar enligt Abo Hamad mot mer energitäta och hållbara batterier. Licentiatavhandlingen "Green thermochemical modification of silicon microparticles for next-generation lithium-ion battery anodes" presenteras den 28 november.