การใช้ซิลิกอนทำเป็นขั้วบวกแทนกราไฟท์มีศักยภาพที่จะเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ได้เป็น 10 เท่า แต่ขั้วซิลิกอนไม่ทนทาน การขยายตัวและหดตัวของมันทำให้เกิดการแตกร้าวและสึกหรอเร็วมาก ทีมวิจัยของ UCR ได้พบแหล่งวัสดุที่จะนำมาทำขั้วซิลิกอนที่มีความทนทานนั่นคือขวดแก้วขยะ
การทำขั้วแอโนดเริ่มจากนำขวดแก้วขยะมาบดให้เป็นผงละเอียดสีขาว จากนั้นทำการลดขนาดซิลิกอนไดออกไซด์ให้เป็นซิลิกอนนาโนโดยการใช้กระบวนการ Magnesiothermic Reduction สุดท้ายนำอนุภาคนาโนไปเคลือบด้วยคาร์บอนเพื่อเพิ่มความจุในการเก็บพลังงานและเพิ่มความคงทน
เมื่อทดสอบในแบตเตอรี่ทรงกระดุมพบว่าขั้วแอโนดที่ทำจากขวดแก้วขยะให้ความจุ 1,420 mAh/g มากกว่าขั้วแอโนดที่ทำจากกราไฟท์ซึ่งให้ความจุ 350 mAh/g ถึง 4 เท่า
“เราเริ่มจากขยะที่ถูกส่งไปกลบฝัง แล้วสร้างแบตเตอรี่ที่มีความจุมากกว่าเดิม ชาร์จเร็วขึ้น และ มีเสถียรภาพดีกว่าแบตเตอรี่ทรงกระดุมทั่วไป” Changling Li หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “เพราะฉะนั้นเราจึงมีตัวเลือกที่ดีมากๆสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนรุ่นถัดไป”
นักวิจัยบอกว่ากระบวนการใช้ได้ดีในทางปฏิบัติ เนื่องจากใช้ปฏิกิริยาทางเคมีที่มีต้นทุนต่ำ และขวดแก้วหนึ่งใบสามารถใช้ทำซิลิกอนนาโนได้ปริมาณที่เพียงพอสำหรับทำแบตเตอรี่ทรงกระดุมได้หลายร้อยอัน
ทีมวิจัยได้จดสิทธิบัตรสิ่งที่พวกเขาคิดค้นไว้เรียบร้อยแล้ว และคาดหวังว่าแบตเตอรี่ที่ทำจากขวดแก้วขยะอันทรงประสิทธิภาพนี้จะได้รับการพัฒนาและนำไปใช้กับสมาร์ทโฟน แล็ปท็อป ไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าภายในเวลาอีกไม่นาน
ข้อมูลและภาพจาก iflscience, newatlas