Gyakran éri kritika az utóbbi években az akkumulátorok gyártóit: nem követik a felmerülő igényeket, nem fejlesztenek megfelelő ütemben. Az okostelefonok, táblagépek terjedésével ezek a hangok felerősödtek, a felhasználók – valamilyen szinten jogosan – várnák el, hogy készülékeiket ne kelljen naponta tölteni. Vagy ha már tölteni is kell őket, akkor legalább ne kelljen évente-kétévente lecserélni a telepeket. Ezekre a problémákra keresi a megoldást a Stanford Egyetem és az amerikai Energiaügyi Minisztérium SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) laboratóriuma. A mintegy nyolc éves kutatás végre tényleg belátható időn belülre hozta a tömeggyártási lehetőségét a legújabb, gránátalma által inspirált nanotechnológiás energiatárolóknak.
A szilícium nanorészecskék lemerült és feltöltött állapotban (forrás: Nian Liu, Zhenda Lu and Yi Cui/Stanford)
A szilícium nanorészecskékből álló anódot mikroemulziós technológiával szénvázba burkolták, amivel nagyrészt sikerült kiküszöbölniük a szilícium méretváltozásából adódó fokozatos töredezést (amikor az anód leadja az energiát, veszít térfogatából, és „összeesik”), ami az akkumulátorok élettartamának csökkenéséért felel. A szilíciumot a Stanford kutatói nanorészecskékre szedték, így már nem töredeznek további darabokra, viszont ahhoz, hogy ebben a formában lehessen a nanorészecskéket használni, be kellett őket csomagolni. Erre jó a mikroemulziós szénbevonat, melyben kitágult (feltöltött) állapotban is elférnek, de lemerült állapotban sem képesek elveszteni formájukat. Itt jön a képbe a gránátalma. A gyümölcs belső szerkezete adta az ötletet, a magok és a belső, szivacsos rész analógiájára épül fel.
A Stanford Egyetem egyik nanotechnológiával foglalkozó professzora, Yi Cui már nyolc éve dolgozik a lítiumos akkuk reformján. Ebbe a munkába kapcsolódott be a mostanra végzős Nian Liu, illetve a Stanford egy másik diákja, Zhenda Lu is, akik a szénbevonat mikroemulziós alkalmazását adták a projektbe.
Így érték el, hogy a kísérleti elemek 1000 lemerülési ciklus után is képesek az eredeti tárolókapacitásuk 97 százalékát leadni. Ez komoly előrelépést jelent a jelenleg használt lítiumionos megoldások tervezett élettartamával szemben, melyek nagyjából 300-1000 lemerülési ciklusra lettek tervezve. A szilícium nanorészecskés telepek a kísérletek alapján tízszeres kapacitással, és lényegesen jobb élettartammal rendelkeznek a jelenleg használt megoldásoknál.
Probléma azért akad, derül ki a Nature Nanotechnology honlapján megjelent tanulmányból. Méghozzá kettő is, egyrészt egyszerűsíteniük kell a folyamatot, illetve olcsó szilíciumforrást kellene alkalmazniuk ahhoz, hogy az új energiatárolók piacképessé váljanak.
Még egyszerűsíteni kell a folyamatot. Az ára is borsos, de olcsóbb lesz, ha rizspelyvából állítják elő a szilíciumot. (forrás: Nian Liu, Zhenda Lu and Yi Cui/Stanford) [+]
A Stanford professzora, a már említett Yi Cui szerint erre a második problémára jelenthet megoldást a rizspelyva felhasználása, mely 20 százalékban szilícium-dioxidból áll. Ráadásul emberi fogyasztásra nem alkalmas, de éves szinten több millió tonna keletkezik belőle a rizsfeldolgozás során. Cui szerint viszonylag könnyen nyerhető ki belőlük a rengeteg tiszta szilícium nanorészecske, így a pelyva adhatja a jövő akkumulátorainak alapját.
