Az előre töltött szilícium anódok 25%-kal növelik a lítium akkumulátor sűrűségét

A következő generációs akkumulátor struktúrák kutatása során a tudósok számos alternatív anyagot megvizsgáltak már, ezek közül az egyik, amelyet egy ideje nagyszerű jelöltnek tekintenek, a szilícium. Az elem lítium-ion akkumulátor anódjaként történő felhasználása jelentősen javíthatja az energia sűrűségét, és most a koreai tudósok megoldást találtak az útjában álló egyik legfontosabb akadályra is.

A mai lítium-ion akkumulátorok grafitot használnak az anódhoz, amely a negatív töltésű katóddal együttműködésben mozgatja a lítium ionokat oda-vissza a töltés során. Míg ezek az akkumulátorok képesek mai mobiltelefonok és elektromos autók energia ellátására, a grafit szilíciumra való cseréje, amely négyszer nagyobb mennyiségű lítium-iont képes tárolni, olyan telefonokhoz vezethet, amelyek napokig képesek működni, vagy olyan autókhoz, amelyek minden töltéssel több száz mérfölddel többet képesek megtenni.

De a szilícium lítium-ion akkumulátorba töltése problémásnak bizonyult. Az egyik nehézség, amivel a tudósok szembesültek, a gyors kapacitásvesztés. A szilícium alapú anódok lítium ionjaik több mint 20%-át elvesztik rögtön az első töltési ciklus során.

Ennek egyik megoldása a lítium „előtöltése”, amikor extra lítiumot adagolnak az akkumulátor összeszerelése előtt, hogy fedezze a töltés alatti veszteséget. Ezt gyakran lítium porral próbálják megtenni, bár ez drága és biztonsági kockázata is van.

A Koreai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói egy másik módszerrel álltak elő a lítium előtöltésére. A lítium por hozzáadása helyett a csapat a szilícium anódot öt percre speciális oldatba mártja, amely olyan kémiai reakciót vált ki, amely során az elektronok és a lítium-ionok beszivárognak az elektródba.

A tesztelés során az anód az aktív lítium kevesebb, mint egy százalékát vesztette el a kezdeti feltöltés során. A szilícium anóddal készített teszt akkumulátor energiájának sűrűsége 25% -kal meghaladja a hagyományos, kereskedelemben kapható grafit anóddal rendelkező akkumulátor energiáját. A csapat szerint ez a technológia képes legalább átlagosan 100 km-re (62 mérföld) megnövelni az elektromos járművek hatósugarát, és a széleskörű gyártás során is viszonylag könnyen alkalmazható.

Forrás: New Atlas

https://newatlas.com/energy/pre-loaded-silicon-anodes-lithium-battery-density/