First Graphene Limited (‘First Graphene’ o ‘the Company’) ha annunciato di essersi assicurata un ulteriore brevetto all'interno della sua famiglia di brevetti Hydrodynamic Cavitation esistenti, presso l'Ufficio della Proprietà Intellettuale del Regno Unito. Il brevetto descrive come la tecnologia del processo di cavitazione idrodinamica può essere utilizzata per rivestire le particelle con un rivestimento superficiale di piastrine di grafene. Si tratta di una potenziale tecnologia abilitante per la produzione di particelle di silicio rivestite di grafene da utilizzare come materiali anodici nei dispositivi di stoccaggio dell'energia. Una sfida chiave nello sviluppo della prossima generazione di batterie è come aumentare la loro capacità di immagazzinare energia. Gli anodi di carbonio esistenti hanno tipicamente una densità di energia di circa 400mAhg-1 mentre il valore teorico equivalente per il silicio è un ordine di grandezza superiore, a 4200 mAhg-1. Questo rende il silicio un materiale molto attraente per i dispositivi di stoccaggio dell'energia. Attualmente ci sono molteplici problemi associati all'uso di particelle di silicio, compresa la loro bassa conducibilità elettrica intrinseca e il lento tasso di diffusione del litio all'interno dell'elettrodo. Un altro problema importante è il significativo cambiamento di volume quando gli ioni di litio, che sono usati per trasferire la carica elettrica, entrano ed escono dall'elettrodo. Questo provoca la degradazione dell'elettrodo di silicio, causando una perdita irreversibile delle prestazioni del dispositivo di stoccaggio. La sfida è quella di mantenere la capacità della batteria dopo un determinato numero di cicli: questo dovrebbe idealmente essere superiore al 90% dopo 200 o più cicli. Rivestire le particelle di silicio con uno strato conduttivo, che è anche poroso per gli ioni di litio, mentre fornisce anche ‘rinforzo’ per mitigare la degradazione strutturale, è un metodo potenziale che potrebbe superare le sfide di cui sopra. Come materiale meccanicamente forte, conduttivo e sottile, un rivestimento di grafene sulla superficie delle particelle di silicio si presta facilmente come soluzione. Questo brevetto copre l'uso della tecnologia del processo di cavitazione di First Graphene per far crescere direttamente nanoplatelets di grafene conduttivo sulla superficie di particelle adatte, incluso il silicio. Il vantaggio è che il processo è semplice, scalabile e utilizza materie prime facilmente disponibili che vengono lavorate in condizioni ambientali di massa, al contrario delle pratiche industriali standard che richiedono temperature superiori a 900°C. Un altro vantaggio è che il processo è pulito; l'idrogeno gassoso è prodotto come sottoprodotto. Il lavoro iniziale di prova del concetto divulgato nel brevetto descrive come il grafene può essere sintetizzato sulla superficie delle particelle di silicio, dando un significativo aumento della conduttività elettrica misurata. L'ottenimento di questo brevetto dà all'azienda una posizione forte nel mercato globale delle batterie ad anodi di silicio, che si prevede crescerà fino a 270 milioni di dollari entro il 2027 1, fornendole un processo che è scalabile e un prodotto che può essere utilizzato in prove in dispositivi di accumulo di energia. Il brevetto concesso fornisce anche un mezzo per proteggere la proprietà intellettuale dell'azienda associata all'uso della tecnologia di cavitazione all'interno di questo mercato nel Regno Unito.