Ett team av koreanska forskare har utvecklat en behandlingsteknik för att maximera energitätheten för högkapacitetsbatterier. Det gemensamma forskargruppen, som består av Dr Minah Lee och Dr Jihyun Hong från Clean Energy Institute, Korea Institute of Science and Technology (KIST), har tillkännagivit utvecklingen av en teknik som ger en enkel lösning på ett ihållande problem i samband med kiselbaserade anod (-) material.

Nyligen, kiselanodmaterial som kan lagra fyra gånger fler litiumjoner än grafitanodmaterial i litiumjonbatterier har fått allt större uppmärksamhet på grund av deras potential att förbättra körsträckan för elfordon. Men när den laddas i den inledande cykeln, ett batteri med en kiselbaserad anod förlorar mer än 20% av litiumjonerna som används för ellagring, vilket resulterar i en fråga om minskad batterikapacitet. Lös problemet genom att forskare har studerat en metod för förladdning av litium, eller förlitiering, som lägger till extra litium före batterimontering för att kompensera litiumförlusten under battericykling. Hittills tillämpade metoder, som att använda litiumpulver, har nackdelar inklusive säkerhetsrisker och höga kostnader.

Dr. Lee och Dr. Hong från KIST har utvecklat en teknik som möjliggör förladdning av litiumjoner med hjälp av en litiumhaltig lösning snarare än litiumpulver, förhindra litiumförlust i en kiselbaserad anod. Att sänka ned en elektrod i den skräddarsydda lösningen på bara fem minuter är tillräckligt för att uppnå framgångsrik litiumförladdning, genom vilka elektroner och litiumjoner sätts in i den kiselbaserade anoden genom en spontan kemisk reaktion. Till skillnad från den konventionella metoden att tillsätta litiumpulver till en elektrod som leder till heterogen litiumfördelning, den skräddarsydda förlösningslösningen sipprar snabbt in i en elektrod, säkerställa homogen tillförsel av litium till kiseloxid.

Den preliterade kiselbaserade anoden som utvecklats av forskargruppen förlorar mindre än 1% aktivt litium under den första laddningen, vilket ger en hög initial batterieffektivitet på 99% eller högre. Ett batteri tillverkat med den preliterade anoden uppvisade en energitäthet 25% högre än ett jämförbart batteri med en grafitanod som finns på marknaden (406 Wh/kg — 504 Wh/kg).

Dr Lee, som ledde forskningen, sa, "Genom att införliva en beräkningsmaterialteknisk teknik i utformningen av en optimal molekylstruktur, vi kunde förbättra effektiviteten för en högkapacitet, kiselbaserad anod med stormsteg med den enkla metoden att bara kontrollera lösningstemperaturen och reaktionstiden. Eftersom denna teknik lätt är tillämplig på roll-to-roll-processen som används i befintliga batteritillverkningsanläggningar, vår metod har potential att uppnå ett genombrott i implementeringen av kiselbaserade anoder för praktiska batterier. "

Medledande forskare Dr. Hong sa, "Detta samarbetsarbete skulle kunna förverkligas eftersom KIST uppmuntrar till gemensam forskning mellan medlemmar från olika forskargrupper. Denna prelithationsteknik kan i genomsnitt öka körsträckan för elfordon med minst 100 km."