Novità del settore

Prevenzione della perdita di litio per batterie agli ioni di litio ad alta capacità

2021-07-30



Credito: Korea Institute of Science and Technology

 

Un team di ricercatori coreani ha sviluppato una tecnologia di elaborazione per massimizzare la densità energetica delle batterie ad alta capacità. Il team di ricerca congiunto, composto dal Dr. Minah Lee e dal Dr. Jihyun Hong del Clean Energy Institute, Korea Institute of Science and Technology (KIST), ha annunciato lo sviluppo di una tecnologia che fornisce una soluzione semplice a un problema persistente associato con materiali anodici (-) a base di silicio.

 

Recentemente, materiali anodici di silicio in grado di immagazzinare quattro volte di piùlitioioni rispetto ai materiali dell'anodo di grafite inlitio-ion batteries have gained growing attention due to their potential to improve the mileage of electric vehicles. But when charged in the initial cycle, a batteria with a silicon-based anodo loses more than 20% of the litio ions it uses for electricity storage, which results in an issue of reduced batteria capacity. To resolve this issue, researchers have studied a method of litio pre-loading, or pre-lithiation, which is adding extra litio before batteria assembly to compensate the litio loss during batteria cycling. Methods applied so far, such as using litio powder, have drawbacks including safety hazards and high cost.

 

Dr. Lee and Dr. Hong of KIST have developed a technology that enables the pre-loading of litio ions using a litio-containing solution rather than litio powder, preventing litio loss in a silicon-based anodo. Submerging an electrode in the tailored solution for just five minutes is enough to achieve successful litio pre-loading, by which electrons and litio ions are inserted in the silicon-based anodo through a spontaneous chemical reaction. Unlike the conventional method of adding litio powder to an electrode leading to heterogeneous litio distribution, the tailored prelithiation solution rapidly seeps into an electrode, ensuring homogeneous delivery of litio into silicon oxide.

 

The prelithiated silicon-based anodo developed by the research team loses less than 1% of active litio in the first charge, yielding a high initial batteria efficiency of 99% or higher. A batteria manufactured with the prelithated anodo exhibited an energy density 25% higher than that of a comparable batteria using a graphite anodo available on the market (406 Wh/kg—504 Wh/kg).

 

Il Dr. Lee, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato: "Incorporando una tecnica di scienza dei materiali computazionale nella progettazione di una struttura molecolare ottimale, siamo stati in grado di migliorare l'efficienza di un sistema ad alta capacità a base di silicio.anodoa passi da gigante con il semplice metodo di controllare solo la temperatura della soluzione e il tempo di reazione. Poiché questa tecnologia è facilmente applicabile al processo roll-to-roll utilizzato negli impianti esistentibatteria manufacturing facilities, our method has potential to achieve a breakthrough in the implementation of silicon-based anodos for practical batteries."

 

Il ricercatore co-leader Dr. Hong ha dichiarato: "Questo lavoro collaborativo potrebbe essere realizzato perché KIST incoraggia la ricerca congiunta tra i membri di diversi team di ricerca. Questa tecnologia di prelitazione può aumentare il chilometraggio dei veicoli elettrici di un minimo di 100 km in media".