Hvem dræbte grafit-anoden? Forskere flytter siliciumanode li-ion batteriteknologi fremad

Forskere ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) har vist, at silicium-carbon-negative elektrodematerialer fremstillet ved elektrokemisk ætsning af grafitanoder kan give en høj energitæthed på cirka 1,5 gange så stor som grafitanoder.

Som det er almindeligt kendt, er siliciumanoder, som har meget højere energitætheder end grafitanoder, ekstremt værdifulde negative elektrodematerialer til brug i næste generation af lithium-ion-batterier. Kommercialiseringen af ​​siliciumbaserede anoder er dog blevet hindret af manglen på en teknologi, der kan forhindre strukturel ødelæggelse under opladnings- og afladningsprocesser.

Et KAIST-forskerhold ledet af professor Jaeyoung Jang fra Institut for Materialevidenskab og Teknik overvandt begrænsningerne ved den konventionelle siliciumanodefremstillingsmetode ved at foreslå en teknologi til fremstilling af anoder, der anvender elektrokemisk ætset grafit.

Forskerne ætsede grafit med en elektrokemisk metode til direkte at syntetisere enkelte siliciumnanopartikler på omkring 10 nm i størrelse. Dette gjorde det muligt for siliciumpartiklerne at blive stabilt indlejret i en kulstofmatrix, og silicium i nanostørrelse spillede en rolle i væsentligt at forbedre energitætheden og levetiden for den negative elektrode.

Professor Jang forklarede, at grafitætsningsmetoden er overlegen i forhold til den eksisterende metode til at blande siliciumnanopartikler og kulstof, da den minimerer nedbrydningen af ​​batteriet og muliggør direkte syntese af den negative elektrode uden yderligere processer. Dette vil være nøglen til masseproduktion og priskonkurrenceevne for siliciumanoder.

Han tilføjede også, "Denne forskning vil tjene som grundlag for at forbedre energitætheden af ​​lithium-ion-batterier med siliciumanoder, hvilket er det vigtigste aspekt, der hindrer kommercialiseringen af ​​næste generations batterier."

Forskningen blev støttet af National Research Foundation of Korea (NRF) og Samsung SDI. Det blev også offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A.