El Dr. Hun-Gi Jung y su equipo de investigación en el Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST, El presidente Lee Byung Gwon) han anunciado el desarrollo de materiales de ánodo de silicio que pueden aumentar cuatro veces la capacidad de la batería en comparación con los materiales de ánodo de grafito y permitir una carga rápida a más del 80% de la capacidad en solo cinco minutos. Cuando se aplica a baterías para vehículos eléctricos, Se espera que los nuevos materiales dupliquen con creces su autonomía.

Las baterías instaladas actualmente en vehículos eléctricos producidos en serie utilizan materiales de ánodo de grafito, pero su baja capacidad contribuye a que los vehículos eléctricos tengan un rango de conducción más corto que los vehículos con motores de combustión interna. Como consecuencia, silicio, con una capacidad de almacenamiento de energía 10 veces mayor que el grafito, ha llamado la atención como material de ánodo de próxima generación para el desarrollo de vehículos eléctricos de largo alcance. Sin embargo, Los materiales de silicio aún no se han comercializado porque su volumen se expande rápidamente y la capacidad de almacenamiento disminuye significativamente durante los ciclos de carga y descarga. lo que limita la comercialización. Se han sugerido varios métodos para mejorar la estabilidad del silicio como material de ánodo, pero el costo y la complejidad de estos métodos han impedido que el silicio reemplace al grafito.

Para mejorar la estabilidad del silicio, El Dr. Jung y su equipo se enfocaron en usar materiales que son comunes en nuestra vida diaria, como el agua, petróleo, y almidón. Disolvieron almidón y silicio en agua y aceite, respectivamente, y luego los mezcló y calentó para producir compuestos de carbono-silicio. Se empleó un proceso térmico simple utilizado para freír alimentos para fijar firmemente el carbono y el silicio, evitando que los materiales del ánodo de silicio se expandan durante los ciclos de carga y descarga.

Los materiales compuestos desarrollados por el equipo de investigación demostraron una capacidad cuatro veces mayor que la de los materiales de ánodo de grafito (360 mAh / g - 1, 530 mAh / g) y retención de capacidad estable durante 500 ciclos. También se descubrió que los materiales permiten que las baterías se carguen a más del 80% de su capacidad en solo cinco minutos. Las esferas de carbono evitan la expansión de volumen habitual del silicio, mejorando así la estabilidad de los materiales de silicio. También, el uso de carbono altamente conductor y la reordenación de la estructura de silicio dieron como resultado un alto rendimiento.

"Pudimos desarrollar materiales compuestos de carbono-silicio utilizando materiales cotidianos y procesos térmicos y de mezcla sencillos sin reactores, "dijo el Dr. Jung, el investigador principal del equipo KIST. Él continuó, "Es muy probable que los procesos simples que adoptamos y los compuestos con excelentes propiedades que desarrollamos se comercialicen y produzcan en masa. Los compuestos podrían aplicarse a baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía (ESS)".

Los resultados de la investigación se publicaron en el número más reciente de Nano letras .