litiumsiliconkomposiitteja

Litiumsiliconkomposiitteja ovat materiaaleja, joissa litium- ja siliconatomit ovat yhdistettynä joko atomitasolla tai nanostruktuurien muodossa. Niitä valmistetaan useilla tekniikoilla, kuten elektroodistauksella, sol‑gel‑menetelmällä tai pallon lyöminen, ja ne toimivat usein anodeissa litium‑ioni-akkumateriaalien parissa. Komposiittien etuna on silicon korkea teoreettinen energiatehokkuus, joka mahdollistaa jopa 10‑20 % suuremman energiatiheydet kuin perinteiset grafiittitatapet. Lisäksi litium‑siliconoligoomit voivat tarjota parempaa hysteerikää ja pyöristysjoustavuutta, mikä mahdollistaa helpomman kiskotuksen myös alhaisilla lämpötiloilla.

Kuitenkin kompostiin liittyy merkittäviä haasteita. Siliconin voimakas volyymimuutos (noin 300 %) johtaa rakenteelliseen vikaantumiseen ja nopeasti heikkenevään kapasiteettiin, jos komposiittiä ei tue tehokkaasti esimerkiksi nanorakenteilla tai polimerikytkijillä. Myös litiumin reaktioiden kontrollointi on tärkeää korroosion ja deallergenimisen ehkäisemiseksi.

Tällä hetkellä litiumsiliconkomposiittien käyttö keskittyy prototyyppeihin ja tutkimusehdokkeisiin. Yhtiöt ja yhteistyöryhmät keskustelevat niiden soveltamisesta sähköajoneuvojen akkuun sekä tarvitsee suuremmalla kapasiteetilla varustettuja akkukokonaisuuksia. Tulevaisuuden tavoitteena on löytää toimivia kytkimiperusteisia rungkoja, jotka toistuvat monita kerta ja vähentävät silikon tilavuuslaajenemisen aiheuttamaa rasitusta.