Projekt: "Accelerating High-Capacity Lithium-Ion Batteries with Silicon-Based Ceramics Composite Anodes"
Akronim: ASCEND
Projekt koncentruje się na stworzeniu nowej generacji materiałów do anod baterii litowo-jonowych – takich, które mogą prześcignąć obecnie stosowane połączenia krzemu i grafitu. Kluczem jest tu innowacyjny materiał hybrydowy Si/Sn@SiOxCy, w którym nanocząstki krzemu i cyny są „zatopione” w stabilnej, węglowo-krzemionkowej matrycy.
Dlaczego to takie obiecujące? Krzem i cyna potrafią magazynować znacznie więcej litu niż tradycyjny grafit. Podczas ładowania baterii tworzą one stopy z litem, co otwiera drogę do znacznie większej pojemności. Jednak te materiały mają też swoją wadę: podczas cykli ładowania i wyładowania ich objętość potrafi zmieniać się nawet kilkukrotnie. Tak gwałtowne „puchnięcie” i kurczenie prowadzi do pękania struktury anody, a w efekcie – szybszej degradacji baterii.
Tutaj wkracza tlenowęglik krzemu (SiOC), wytwarzany dzięki nowatorskiej chemii opracowanej przez firmę Siloxene AG. Może on pełnić rolę wytrzymałej, nanoporowatej matrycy, która działa jak elastyczny pancerz: stabilizuje metaliczne nanocząstki i pochłania naprężenia powstające podczas pracy baterii. Matryca SiOxCy jest otrzymywana w procesie tworzenia ceramiki pochodzenia polimerowego (polymer-derived ceramics, PDC), dzięki czemu ma wysoką zawartość węgla, równomierne rozmieszczenie nanocząstek i solidną, a jednocześnie elastyczną strukturę.
Tak zbudowany materiał nie tylko chroni anodę przed uszkodzeniami mechanicznymi, lecz także poprawia jej parametry elektrochemiczne. W praktyce oznacza to baterie o większej pojemności, dłuższej żywotności i lepszej stabilności pracy – a wszystko to przy bardziej zrównoważonym podejściu do technologii akumulatorowych.
Efektem projektu ma być więc nowa generacja wysokowydajnych i trwałych anod, które mogą wyznaczyć kolejny kierunek rozwoju baterii litowo-jonowych.
