Warum ist die Ausdehnung von Lithium-Ionen-Batterien mit 10 % Silizium an der Anode höher als mit 100 % an der Anode?

Die Ausdehnung von Lithium-Ionen-Batterien mit 10 % Silizium an der Anode ist höher als mit 100 % Silizium, weil die Siliziumpartikel in der Anode während des Lade- und Entladevorgangs erheblich an Volumen zunehmen. Silizium kann bis zu 400 % seines ursprünglichen Volumens anschwellen, wenn es Lithium-Ionen aufnimmt.

Bei einer Anode mit 10 % Silizium sind die Siliziumpartikel in einer Matrix aus anderen Materialien, typischerweise Graphit, eingebettet. Diese Matrix kann die Volumenänderungen des Siliziums nicht vollständig kompensieren, was zu einer insgesamt größeren Ausdehnung der Anode führt.

Im Gegensatz dazu kann eine Anode mit 100 % Silizium so konstruiert sein, dass sie die Volumenänderungen besser handhabt, beispielsweise durch spezielle Bindemittel oder Strukturen, die die mechanischen Spannungen reduzieren. Daher kann die Ausdehnung in einer reinen Siliziumanode kontrollierter und möglicherweise geringer sein als in einer gemischten Anode mit nur 10 % Silizium.