First Graphene Limited (‘First Graphene’ of ‘de Vennootschap’) kondigde aan dat het een bijkomend octrooi binnen zijn bestaande Hydrodynamic Cavitation-octrooifamilie in de wacht heeft gesleept bij het United Kingdom Intellectual Property Office. Het octrooi beschrijft hoe de technologie van het Hydrodynamische Cavitatieproces kan worden gebruikt om deeltjes te bedekken met een oppervlaktelaag van grafeenplaatjes. Het is een potentiële technologie voor de productie van met grafeen gecoate siliciumdeeltjes voor gebruik als anodemateriaal in energieopslagsystemen. Een belangrijke uitdaging bij de ontwikkeling van de volgende generatie batterijen is de vraag hoe de energieopslagcapaciteit ervan kan worden vergroot. Bestaande koolstofanoden hebben doorgaans een energiedensiteit van ongeveer 400 mAhg-1, terwijl de equivalente theoretische waarde voor silicium een orde van grootte hoger ligt, namelijk op 4200 mAhg-1. Dit maakt silicium een zeer aantrekkelijk materiaal voor energieopslagapparatuur. Momenteel zijn er verschillende problemen in verband met het gebruik van siliciumdeeltjes, waaronder hun lage intrinsieke elektrische geleidbaarheid en de trage diffusiesnelheid van lithium binnen de elektrode. Een ander belangrijk probleem is de aanzienlijke volumeverandering wanneer lithiumionen, die worden gebruikt om elektrische lading over te brengen, de elektrode binnenkomen en verlaten. Dit leidt tot degradatie van de siliciumelektrode, met als gevolg een onomkeerbaar prestatieverlies van het opslagmedium. De uitdaging bestaat erin de capaciteit van de batterij te handhaven na een bepaald aantal cycli: idealiter moet deze meer dan 90% bedragen na 200 of meer cycli. Het coaten van siliciumdeeltjes met een geleidende laag, die ook poreus is voor lithiumionen, terwijl het ook ‘versterking’ biedt om tegen structurele degradatie te verzachten, is een potentiële methode die de bovengenoemde uitdagingen zou kunnen overwinnen. Als mechanisch sterk, geleidend en dun materiaal leent een grafeencoating op het oppervlak van siliciumdeeltjes zich gemakkelijk als oplossing. Dit octrooi heeft betrekking op het gebruik van First Graphene's cavitatieprocestechnologie om geleidende grafeen-nanoplaatjes direct op het oppervlak van geschikte deeltjes, waaronder silicium, te laten groeien. Het voordeel is dat het proces eenvoudig en schaalbaar is en gebruik maakt van gemakkelijk verkrijgbare grondstoffen die in bulk worden verwerkt in omgevingsomstandigheden, in tegenstelling tot de standaardpraktijken in de industrie waarvoor temperaturen van meer dan 900°C nodig zijn. Een ander voordeel is dat het proces schoon is; er wordt waterstofgas geproduceerd als bijproduct. Het eerste "proof of concept"-werk dat in het octrooi wordt beschreven, beschrijft hoe grafeen kan worden gesynthetiseerd op het oppervlak van siliciumdeeltjes, wat een aanzienlijke verbetering van de gemeten elektrische geleidbaarheid oplevert. Het verkrijgen van dit octrooi geeft de onderneming een sterke positie op de wereldwijde markt van siliciumanodebatterijen, die naar verwachting zal groeien tot 270 miljoen dollar in 2027 1, door haar een proces te verschaffen dat schaalbaar is en een product dat kan worden gebruikt in proeven in energieopslagapparaten. Het verleende octrooi biedt ook een middel om de Intellectuele Eigendom van de Vennootschap te beschermen in verband met het gebruik van cavitatietechnologie binnen deze markt in het Verenigd Koninkrijk.