Som är allmänt känt är kiselanoder, som har mycket högre energidensiteter än grafitanoder, extremt värdefulla negativa elektrodmaterial för användning i nästa generations litiumjonbatterier. Kommersialiseringen av kiselbaserade anoder har dock hindrats av bristen på en teknik som kan förhindra strukturell förstörelse under laddnings- och urladdningsprocesser.
En KAIST forskargrupp ledd av professor Jaeyoung Jang vid institutionen för materialvetenskap och teknik övervann begränsningarna hos den konventionella kiselanodberedningsmetoden genom att föreslå en teknik för att producera anoder som använder elektrokemiskt etsad grafit.
Forskarna etsade grafit med en elektrokemisk metod för att direkt syntetisera enstaka kiselnanopartiklar med en storlek på cirka 10 nm. Detta gjorde det möjligt för kiselpartiklarna att vara stabilt inbäddade i en kolmatris, och det nanostora kislet spelade en roll i att avsevärt förbättra energitätheten och livslängden för den negativa elektroden.
Professor Jang förklarade att grafitetsningsmetoden är överlägsen den befintliga metoden att blanda kiselnanopartiklar och kol, eftersom den minimerar nedbrytningen av batteriet och möjliggör direkt syntes av den negativa elektroden utan ytterligare processer. Detta kommer att vara nyckeln till massproduktion och priskonkurrenskraft för kiselanoder.
Han tillade också, "Denna forskning kommer att fungera som grunden för att förbättra energitätheten hos litiumjonbatterier med silikonanoder, vilket är den viktigaste aspekten som hindrar kommersialiseringen av nästa generations batterier."
Forskningen stöddes av National Research Foundation of Korea (NRF) och Samsung SDI. Den publicerades också i Journal of Materials Chemistry A.
