Batterien werden mit drei spezifischen Teilen geliefert, von denen einer die Anode ist. In diesem Bereich werden die Elektronen aufgebaut, die elektrische Geräte mit Strom versorgen. Ab 2011 werden Graphitanoden am häufigsten in Lithiumbatterien verwendet. Eine Siliziumanode hat die theoretische Fähigkeit, bis zu 10-mal so viel Energie wie eine herkömmliche Graphitanode zu erzeugen. Ein Hauptproblem besteht darin, dass die Siliziumanode leicht bricht, was die erzeugte Energiemenge verringert und die Batterie instabil macht; Aus diesem Grund wurde die Siliziumanode nicht im Volksmund verwendet.
Jede Batterie, von einer kleinen AA bis hin zu großen Generatorbatterien, besteht aus drei Teilen: Kathode, Elektrolyt und Anode. Die Anode ist negativ geladen und dort bauen sich die Elektronen auf. Wie es die Natur vorschreibt, werden die Elektronen gezwungen, eine positive Ladung anzunehmen, die von der Kathode erzeugt wird. Die Elektrolytschicht verhindert, dass die Elektronen direkt in die Kathode gelangen, und zwingt stattdessen die Energie, sich durch das elektrische Gerät zu bewegen, das Gerät einzuschalten und zum Laufen zu bringen, bevor es an der Kathode stoppt. Es ist dieser Prozess, der jede Batterie zum Funktionieren bringt.
In Lithiumbatterien, die Lithium als Hauptstromquelle verwenden, wurde Graphit als Anode verwendet, da es hohe Energiemengen produzieren kann und langlebig genug für den Dauereinsatz ist. Während die Leistung von Graphit im Vergleich zu anderen Quellen hoch ist, ist sie auf die Menge an Leistung beschränkt, die Silizium produzieren kann. Silizium kann in Kombination mit Lithium bis zu 10-mal so viel Energie produzieren, was es tragbaren Geräten und Elektroautos ermöglichen würde, längere Zeit zu laufen, ohne die Batterie wechseln oder aufladen zu müssen.
Das Problem bei der Verwendung einer Siliziumanode besteht darin, dass Silizium eine geringe Haltbarkeit hat. Wenn die Elektronen von der Siliziumanode erzeugt werden und durch diese rasen, zeigt das Silizium Anzeichen von Verschleiß und Deformierung. Wenn sich das Silizium verformt, kann es keine regelmäßige Ladung halten und die Energiemenge nimmt ab. Das bedeutet, dass das Silizium im Vergleich zur Graphitanode eine viel kürzere Lebensdauer hat, obwohl es eine höhere Ladung halten kann.
Um dieses Problem zu umgehen, verwenden Forscher Silizium-Nanodrähte für die Siliziumanode. Der Nanodraht kann der Energie standhalten, ohne sich zu verschlechtern. Es hat sich gezeigt, dass diese Art von Anode nicht bricht oder bricht, was sie zu einer brauchbaren Energiequelle für diese Batterien macht.