Επαναφορτιζόμενη μπαταρία πυριτίου για αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας
μπαταρία πυριτίου, φωτοβολταϊκά, ενέργεια, τεχνολογία, 2022
Ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Technion – Ισραήλ έχουν σχεδιάσει μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία πυριτίου (Si) για σταθερές εφαρμογές αποθήκευσης που μπορεί να αποφορτιστεί αναστρέψιμα στο 1,1 V και να φορτιστεί στα 1,5 V.
Η φιλοσοφία της μπαταρίας πυριτίου
Η συσκευή συνδυάζει μια αναστρέψιμη άνοδο Si με καθόδους αλογονιδίου και χρησιμοποιεί υβριδικούς ηλεκτρολύτες για να επιτρέψει την επαναφόρτιση των κυψελών. Στην προτεινόμενη διαμόρφωση του συστήματος, το πυρίτιο διαλύεται κατά τη διαδικασία εκφόρτισης της μπαταρίας και κατά τη φόρτιση, εναποτίθεται στοιχειακό Si. Οι υβριδικοί ηλεκτρολύτες, οι οποίοι προσαρμόστηκαν με αλογονίδια όπως το βρώμιο και το ιώδιο, υποστηρίζουν αναστρέψιμα τις διαδικασίες ηλεκτροδιάλυσης και ηλεκτροαπόθεσης Si στον ίδιο σχηματισμό κυψελών.
«Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκκένωσης, η ηλεκτροδιάλυση του Si συμβαίνει στην άνοδο και τα διαλυμένα αλογονίδια μειώνονται στην κάθοδο», είπαν οι επιστήμονες. «Η διαδικασία φόρτισης συνεπάγεται ηλεκτροαπόθεση Si και οξείδωση αλογονιδίων».
Συναρμολόγησαν όλα τα εξαρτήματα της κυψέλης σε ένα glovebox γεμάτο με Ar και προετοίμασαν τα ηλεκτρόδια πυριτίου από γκοφρέτες πυριτίου τύπου n 4′′. Άφησαν επίσης τις κυψέλες να ξεκουραστούν για τρεις ώρες για να ανιχνεύσουν πιθανή διαρροή και χρησιμοποίησαν φύλλα πλατίνας ως αντίθετα ηλεκτρόδια.
Μετά από αρκετούς κύκλους, η μπαταρία πυριτίου πέτυχε κουλομβική απόδοση περίπου 80%. Ενώ έδειξε σταδιακή υποβάθμιση των κυψελών. Η κυψέλη έδειξε περιορισμένες δυνατότητες ισχύος 0,1 mA cm –2 », είπαν οι επιστήμονες. «Η παρουσία αξιόλογων ειδών φθορίου είναι ζωτικής σημασίας τόσο για την ενεργοποίηση της επιφάνειας όσο και για τη λειτουργία της μπαταρίας. Και η εξάντλησή τους συνδέεται άμεσα με την υποβάθμιση της απόδοσης των κυψελών».
Οι ακαδημαϊκοί παρουσίασαν τη νέα ιδέα της μπαταρίας πυριτίου στην μελέτη ” Rechargeable Silicon Redox Batteries “. Η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Advanced Energy Materials .
«Η σκοπιμότητα του νέου σχεδιασμού με μπαταρία πυριτίου ανοίγει το δρόμο για συσκευές υψηλότερης ειδικής ενέργειας που στοχεύουν στα τμήματα των εφαρμογών χαμηλής ισχύος. Αυτά τα ευρήματα δικαιολογούν αναμφίβολα περαιτέρω έρευνα και βελτιστοποίηση των ηλεκτρολυτών», ανέφεραν.
