Un equipo de investigadores coreanos ha desarrollado una tecnología de procesamiento para maximizar la densidad de energía de las baterías de alta capacidad. El equipo de investigación conjunto, que consiste en el Dr. Minah Lee y el Dr. Jihyun Hong del Instituto de Energía Limpia, Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), han anunciado el desarrollo de una tecnología que proporciona una solución simple a un problema persistente asociado con los materiales de ánodos (-) basados ​​en silicio.

Recientemente, Los materiales de ánodo de silicio capaces de almacenar cuatro veces más iones de litio que los materiales de ánodo de grafito en las baterías de iones de litio han ganado una atención creciente debido a su potencial para mejorar el kilometraje de los vehículos eléctricos. Pero cuando se carga en el ciclo inicial, una batería con un ánodo a base de silicio pierde más del 20% de los iones de litio que utiliza para el almacenamiento de electricidad, lo que resulta en un problema de capacidad reducida de la batería. Para resolver este problema, Los investigadores han estudiado un método de precarga de litio, o pre-litiación, que agrega litio adicional antes del ensamblaje de la batería para compensar la pérdida de litio durante el ciclo de la batería. Métodos aplicados hasta ahora, como usar polvo de litio, tienen inconvenientes que incluyen peligros para la seguridad y un alto costo.

El Dr. Lee y el Dr. Hong de KIST han desarrollado una tecnología que permite la carga previa de iones de litio utilizando una solución que contiene litio en lugar de polvo de litio. previniendo la pérdida de litio en un ánodo a base de silicio. Sumergir un electrodo en la solución a medida durante solo cinco minutos es suficiente para lograr una precarga de litio exitosa. mediante el cual se insertan electrones e iones de litio en el ánodo a base de silicio a través de una reacción química espontánea. A diferencia del método convencional de agregar polvo de litio a un electrodo que conduce a una distribución heterogénea de litio, la solución de prelitiación a medida se filtra rápidamente en un electrodo, asegurando una entrega homogénea de litio en óxido de silicio.

El ánodo a base de silicio prelitiado desarrollado por el equipo de investigación pierde menos del 1% de litio activo en la primera carga, produciendo una alta eficiencia inicial de la batería del 99% o más. Una batería fabricada con el ánodo prelitado exhibió una densidad de energía un 25% más alta que la de una batería comparable que usa un ánodo de grafito disponible en el mercado (406 Wh / kg — 504 Wh / kg).

Dr. Lee, quien dirigió la investigación, dijo, "Al incorporar una técnica de ciencia de materiales computacionales en el diseño de una estructura molecular óptima, pudimos mejorar la eficiencia de una alta capacidad, Ánodo basado en silicio a pasos agigantados con el método simple de controlar la temperatura de la solución y el tiempo de reacción. Como esta tecnología es fácilmente aplicable al proceso de rollo a rollo utilizado en las instalaciones de fabricación de baterías existentes, nuestro método tiene potencial para lograr un gran avance en la implementación de ánodos basados ​​en silicio para baterías prácticas ".

El co-investigador líder, el Dr. Hong, dijo:"Este trabajo colaborativo podría realizarse porque KIST fomenta la investigación conjunta entre miembros de diferentes equipos de investigación. Esta tecnología de prelitación puede aumentar el kilometraje de los vehículos eléctricos en un mínimo de 100 km en promedio".