Dr Hun-Gi Jung och hans forskargrupp vid Center for Energy Storage Research vid Korea Institute of Science and Technology (KIST, President Lee Byung Gwon) har meddelat utvecklingen av kiselanodmaterial som kan öka batterikapaciteten fyra gånger i jämförelse med grafitanodmaterial och möjliggöra snabb laddning till mer än 80% kapacitet på bara fem minuter. När de appliceras på batterier för elfordon, det nya materialet förväntas mer än fördubbla sin räckvidd.

De batterier som för närvarande installeras i massproducerade elfordon använder grafitanodmaterial, men deras låga kapacitet bidrar till att elfordon har en kortare räckvidd än fordon med förbränningsmotorer. Följaktligen, kisel, med en energilagringskapacitet som är 10 gånger större än grafit, har uppmärksammats som nästa generations anodmaterial för utveckling av långdistanselektriska fordon. Dock, kiselmaterial har ännu inte kommersialiserats eftersom deras volym expanderar snabbt och lagringskapaciteten minskar betydligt under laddnings- och urladdningscykler, vilket begränsar kommersialiseringen. Ett antal metoder har föreslagits för att förbättra stabiliteten hos kisel som ett anodmaterial, men kostnaden och komplexiteten för dessa metoder har hindrat kisel från att ersätta grafit.

För att förbättra kiselns stabilitet, Dr Jung och hans team fokuserade på att använda material som är vanliga i våra vardagsliv, som vatten, olja, och stärkelse. De löste upp stärkelse och kisel i vatten och olja, respektive, och blandade och värmde dem sedan för att producera kisel-kiselkompositer. En enkel termisk process som användes för att steka mat användes för att fixera kol och kisel, förhindra att kiselanodmaterialen expanderar under laddnings- och urladdningscykler.

De kompositmaterial som utvecklats av forskargruppen visade en kapacitet fyra gånger större än grafitanodmaterialet (360mAh/g - 1, 530mAh/g) och stabil kapacitetskontroll över 500 cykler. Det visade sig också att materialet gör att batterier kan laddas till mer än 80% kapacitet på bara fem minuter. Kolsfärer förhindrar den vanliga volymutvidgningen av kisel, vilket förbättrar stabiliteten hos kiselmaterial. Också, användningen av högledande kol och omläggningen av kiselstrukturen resulterade i en hög effekt.

"Vi kunde utveckla kisel-kiselkompositmaterial med vanliga, vardagliga material och enkla blandningar och termiska processer utan reaktorer, "sa Dr Jung, den ledande forskaren i KIST -teamet. Han fortsatte, "De enkla processer vi antog och kompositerna med utmärkta egenskaper som vi utvecklat kommer sannolikt att kommersialiseras och massproduceras. Kompositerna kan appliceras på litiumjonbatterier för elfordon och energilagringssystem (ESS)."

Forskningsresultaten publicerades i det senaste numret av Nano bokstäver .