Le batterie vengono fornite con tre parti specifiche e una delle quali è l’anodo. È in quest’area che si accumulano gli elettroni, che forniscono energia ai dispositivi elettrici. A partire dal 2011, gli anodi di grafite sono più comunemente usati nelle batterie al litio. Un anodo di silicio ha la capacità teorica di produrre fino a 10 volte la quantità di energia di un tradizionale anodo di grafite. Un grosso problema è che l’anodo di silicio si rompe facilmente, riducendo la quantità di energia generata e rendendo la batteria instabile; questo è il motivo per cui l’anodo di silicio non è stato comunemente utilizzato.
Ogni batteria, da una piccola AA a una grande batteria per generatori, ha tre parti: il catodo, l’elettrolita e l’anodo. L’anodo è caricato negativamente ed è dove si accumulano gli elettroni. Come la natura impone, gli elettroni sono costretti a viaggiare verso una carica positiva, che viene prodotta dal catodo. Lo strato di elettrolita impedisce agli elettroni di entrare direttamente nel catodo e, invece, costringe l’energia a muoversi attraverso il dispositivo elettrico, accendendo il dispositivo e facendolo funzionare, prima di fermarsi al catodo. È questo processo che fa funzionare ogni batteria.
Nelle batterie al litio, che utilizzano il litio come fonte di alimentazione principale, la grafite è stata utilizzata come anodo perché può produrre elevate quantità di energia ed è abbastanza resistente per un uso costante. Sebbene la potenza nella grafite sia elevata rispetto a quella di altre fonti, è limitata alla quantità di potenza che il silicio può produrre. Il silicio, se combinato con il litio, può produrre fino a 10 volte la quantità di energia, che consentirebbe ai dispositivi portatili e alle auto elettriche di funzionare per periodi di tempo più lunghi senza dover cambiare o ricaricare la batteria.
Il problema con l’utilizzo di un anodo di silicio è che il silicio ha una bassa durata. Quando gli elettroni vengono prodotti e corrono attraverso l’anodo di silicio, il silicio mostra segni di usura e deformità. Quando il silicio si deforma, non è in grado di mantenere una carica regolare e la quantità di energia si degrada. Ciò significa che il silicio ha una vita molto più breve rispetto all’anodo di grafite, sebbene possa mantenere una carica più elevata.
Per aggirare questo problema, i ricercatori stanno utilizzando nanofili di silicio per l’anodo di silicio. Il nanofilo è in grado di resistere all’energia senza degradarsi. Questo tipo di anodo ha dimostrato di non fratturarsi o rompersi, il che lo rende una valida fonte di energia per queste batterie.