Proses baru bertujuan untuk mengelakkan kehilangan tenaga yang tidak dapat dipulihkan dalam bateri

Seringkali apabila bateri mengatakan bahawa kapasiti terisi penuh selalunya hanya pada 70-90% ketumpatan tenaga teoritis yang dapat disimpan, kerana kehilangan ion Li yang kekal yang boleh berlaku semasa peringkat pembentukan pengeluaran bateri.

Dalam usaha untuk mengatasi ini dan mencegah kehilangan awal ion Li ini, saintis dari Institut Sains Korea dan Teknologi (KIST) telah membangunkan penyelesaian pra-rawatan elektrod yang mampu meminimumkan kehilangan Li ion awal ini dalam grafit-silikon oksida (SiOx, 0.5 ≤ x ≤ 1.5) anod komposit.

Setelah dicelupkan ke dalam larutan, anod, yang terdiri daripada 50% SiOx, menunjukkan kehilangan Li yang dapat diabaikan, yang membolehkan sel penuh menunjukkan kepadatan tenaga yang hampir ideal.

Sebilangan besar bateri Li komersial menggunakan anod grafit, tetapi SiOx telah mendapat perhatian yang besar kerana kapasitinya yang tinggi, yang 5-10 kali lebih besar daripada grafit. SiOx, bagaimanapun, juga menggunakan Li aktif tiga kali lebih banyak daripada grafit. Hasilnya, elektrod komposit, yang terdiri daripada campuran grafit dan SiOx, telah dipromosikan sebagai alternatif untuk praktikal anod generasi seterusnya.

Walaupun terdapat peningkatan yang sesuai dalam kapasitas elektrod komposit grafit-SiOx pada nisbah SiOx yang lebih tinggi, ada juga peningkatan kehilangan Li awal. Akibatnya, nisbah kandungan SiOx dalam elektrod komposit grafit-SiOx harus dibatasi hingga 15%, kerana peningkatan nisbah menjadi 50% akan menyebabkan kehilangan Li awal 40%.

Untuk mengatasi ini, pasukan penyelidik di KIST telah mengembangkan proses di mana elektrod dicelupkan ke dalam penyelesaian unik untuk mengurangkan penggunaan Li oleh elektrod SiOx. Pasukan kemudian menerapkan proses ini pada bahan komposit grafit-SiOx dengan potensi pengkomersialan yang besar.

Pasukan ini mendapati bahawa penyelesaian pra-rawatan yang dikembangkan sebelumnya akan menyebabkan kemasukan molekul pelarut yang tidak disengajakan dengan ion Li ke dalam grafit, kerana kemampuan interkalasi serbaguna grafit. Interkalasi molekul pelarut besar ini mengakibatkan kerosakan struktur elektrod komposit grafit-SiOx. Untuk mengelakkan kegagalan elektrod, para penyelidik mengembangkan penyelesaian alternatif menggunakan pelarut pelarut yang lemah untuk mengurangkan interaksi antara pelarut dan ion Li. Penyelesaian ini membolehkan kemasukan ion Li secara selektif ke dalam bahan aktif, memastikan bekalan Li tambahan yang stabil ke elektrod komposit grafit-SiOx.

Penggunaan Li awal dicegah sepenuhnya setelah elektrod grafit-SiOx direndam dalam larutan yang dikembangkan oleh pasukan penyelidik selama kira-kira 1 minit, walaupun pada nisbah SiOx 50%. Akibatnya, elektrod menunjukkan kecekapan awal yang tinggi hampir 100%, menunjukkan kehilangan Li yang dapat diabaikan (≤ 1%) pada cas awal. Elektrod yang dikembangkan melalui proses ini mempunyai kapasiti 2.6 kali lebih tinggi daripada anod grafit konvensional, sementara juga mengekalkan 87.3% dari kapasiti awal setelah 250 kitaran pengisian / pelepasan.

Menurut Dr. Minah Lee dari KIST, "Hasil dari kajian ini, kita seharusnya dapat meningkatkan kandungan SiOx dalam anoda komposit grafit-SiOx menjadi lebih dari 50%, berbanding dengan nisbah 15% yang dibenarkan oleh bahan konvensional, membuat mungkin untuk menghasilkan bateri ion litium dengan kapasiti yang lebih besar dan meningkatkan jarak tempuh EV masa depan. "

Dr. Jihyun Hong, seorang penyelidik bersama di KIST, terus menambahkan, "Teknologi ini selamat dan sesuai untuk pengeluaran besar-besaran, dan oleh itu kemungkinan akan dikomersialkan."