Små pärlor av kisel, ungefär tio tusen gånger tunnare än ett papper, kan en dag få elfordon att resa längre på en enda laddning eller förlänga livslängden på din bärbara dators batteri, säger forskare vid University of Maryland.

Uppladdningsbara litiumjonbatterier – den typen i din telefon, kamera, och vissa hybridbilar – använder grafit som elektrod i batteriet. Kisel kan lagra upp till tio gånger mer litiumjoner än grafit, men tills nu, kiselstrukturer tenderade att spricka eller gå sönder när de användes om och om igen. Nu har kemister och materialforskare vid University of Maryland designat en liten kiselstruktur för batterier som kan hålla genom fler laddningscykler än vad tidigare konstruktioner gjorde.

Forskarna odlade små pärlor av kisel på ett kolnanorör, använde sedan ett kraftfullt mikroskop för att se elektrodens laddning och urladdning.

För att göra pärlorna, YuHuang Wang, en biträdande professor vid institutionen för kemi och biokemi, och hans kollegor fäste en del av en molekyl som ibland finns i mataromer längs kolrör som är mindre än femtio nanometer breda. Sedan översvämmade de utrymmet med en gas som innehöll kisel. Den organiska molekylen fick pärlor av kisel att växa på röret.

Sedan laddade de kislet med litiumjoner.

Forskarna tror att strukturen är mer motståndskraftig eftersom till skillnad från platta silikonbeläggningar, kiselpärlor växer som flexibla ballonger. Den organiska molekylen som från början lockade kislet till röret gjorde att kiselbindningen till röret blev starkare, förhindrar att kislet går sönder, fann forskarna.

När pärlorna laddades av litium, de växte och krympte utan att spricka eller slita sönder.

Pärlorna expanderar utåt från nanoröret, men inte mot varandra, så att de kan placeras nära varandra längs nanoröret.

Forskningen publicerades denna månad i tidskriften ACS Nano .