נראה כי תהליך חדש מונע אובדן אנרגיה בלתי הפיך בסוללות

לעתים קרובות כאשר סוללה אומרת שהקיבולת שלה טעונה במלואה היא לעתים קרובות רק 70-90% מצפיפות האנרגיה התיאורטית שניתן לאחסן, בשל אובדן קבוע של יונים לי שיכולים להתרחש בשלב היווצרות ייצור הסוללה.

בניסיון להתגבר על זה ולמנוע את האובדן הראשוני הזה של יוני ליתיום, מדענים מהמכון המדע של קוריאה טכנולוגיה (KIST) פיתחו פתרון טיפול מקדים באלקטרודות המסוגל למזער את אובדן יוני ה-Li הראשוני באנודות מרוכבות של גרפיט-סיליקון (SiOx, 0.5 ≤ x ≤ 1.5).

לאחר הטבילה בתמיסה, האנודה, שהורכבה מ- 50% SiOx, הפגינה אובדן Li זניח, מה שאפשר לתא מלא להציג צפיפות אנרגיה כמעט אידיאלית.

רוב סוללות ה- Li המסחריות משתמשות באנודה של גרפיט, אך SiOx זכתה לתשומת לב משמעותית בשל הקיבולת הגבוהה שלה, שהיא גדולה פי 5-10 מגרפיט. אולם SiOx צורכת באופן בלתי הפיך את לי הפעיל פי שלושה מגרפיט. כתוצאה מכך, אלקטרודה מורכבת, המורכבת מתערובת של גרפיט ו SiOx, קודמה כחלופה לאנודות מעשיות מהדור הבא.

אמנם חלה עלייה מקבילה ביכולת של האלקטרודות המורכבות של גרפיט-SiOx ביחסים גבוהים יותר של SiOx, אך חלה עלייה גם באובדן ה- Li הראשוני. כתוצאה מכך, היחס בין תכולת SiOx באלקטרודה מורכבת של גרפיט-SiOx היה חייב להיות מוגבל ל -15%, שכן הגדלת היחס ל -50%תגרום לאובדן Li ראשוני של 40%.

כדי להתמודד עם זה צוות המחקר ב- KIST פיתח תהליך שבו האלקטרודה טובלת לפתרון ייחודי להקטנת צריכת Li על ידי האלקטרודה SiOx. הצוות יישם את התהליך הזה על חומר מורכב גרפיט-SiOx בעל פוטנציאל מסחור משמעותי.

הצוות מצא כי הפתרונות שלפני טיפול שפותחו בעבר יגרמו להכנסת כוונות מולקולות ממסים עם יונים לי לתוך הגרפיט, בשל יכולת האינטראקציה הרב-תכליתית של הגרפיט. אינטראקציה זו של מולקולות ממסים גדולות הביאה להתמוטטות המבנית של האלקטרודה המורכבת גרפיט-SiOx. כדי למנוע כשל באלקטרודה, החוקרים פיתחו פתרון חלופי באמצעות ממס מפתר חלש כדי להפחית את האינטראקציה בין הממס ליוני לי. פתרון זה איפשר החדרה סלקטיבית של יוני לי לחומרים הפעילים, והבטיח אספקה ​​יציבה של Li נוסף לאלקטרודה המורכבת של גרפיט-SiOx.

צריכת Li הראשונית נמנעה לחלוטין לאחר שהאלקטרודה גרפיט-SiOx טבלה בתמיסה שפיתחה צוות המחקר במשך דקה אחת, אפילו ביחס SiOx של 1%. כתוצאה מכך, האלקטרודה הראתה יעילות ראשונית גבוהה של כמעט 50%, מה שמעיד על אובדן Li זניח (≤ 100%) במטען הראשוני. לאלקטרודות שפותחו באמצעות תהליך זה הייתה קיבולת גבוהה פי 1 מאנודות גרפיט קונבנציונאליות, תוך שמירה על 2.6% מהיכולת הראשונית לאחר 87.3 מחזורי טעינה/פריקה.

לדברי ד"ר מינה לי מ- KIST, "כתוצאה ממחקר זה, עלינו להיות מסוגלים להגדיל את תכולת SiOx באנודות מורכבות של גרפיט-SiOx ליותר מ -50%, לעומת היחס של 15% המותר על ידי חומרים קונבנציונאליים, אפשר לייצר סוללות ליתיום יון בעלות קיבולת גדולה יותר ולשפר את הקילומטראז 'של רכבי EV העתידיים ".

ד"ר ג'יהיון הונג, חוקר משותף ב- KIST, הוסיף: "הטכנולוגיה בטוחה ומתאימה לייצור המוני ולכן היא עשויה להיות ממוסחרת".