近來(lái)，能夠存儲(chǔ)4倍以上的硅負(fù)極材料的鋰離子比石墨負(fù)極材料中的鋰離子電池已經(jīng)獲得了越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兛赡芴岣唠妱?dòng)車(chē)輛的里程。但是，在初始循環(huán)中充電時(shí)，帶有硅基陽(yáng)極的電池會(huì)損失超過(guò)20%的鋰離子用于存儲(chǔ)電能，這導(dǎo)致電池容量降低的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員研究了一種預(yù)裝鋰或預(yù)鋰化的方法，該方法是在電池組裝之前添加額外的鋰，以補(bǔ)償電池循環(huán)期間的鋰損失。迄今為止使用的方法，例如使用鋰粉，具有包括安全隱患和高成本的缺點(diǎn)。

 

KIST的Lee博士和Hong博士開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，該技術(shù)可以使用含鋰的溶液而不是鋰粉來(lái)預(yù)加載鋰離子，從而防止鋰在硅基陽(yáng)極中流失。將電極浸入量身定制的溶液中僅五分鐘，就足以實(shí)現(xiàn)成功的鋰預(yù)加載，從而通過(guò)自發(fā)化學(xué)反應(yīng)將電子和鋰離子插入基于硅的陽(yáng)極中。與將鋰粉添加到電極中導(dǎo)致鋰分布不均的常規(guī)方法不同，定制的預(yù)鋰化溶液會(huì)迅速滲入電極中，從而確保將鋰均勻地輸送到氧化硅中。

 

由研究小組開(kāi)發(fā)的預(yù)鋰硅陽(yáng)極在第一次充電中損失的活性鋰不到1%，產(chǎn)生的初始電池效率高達(dá)99%或更高。與使用市場(chǎng)上可買(mǎi)到的石墨陽(yáng)極的可比較電池(406 Wh / kg-504 Wh / kg)相比，用預(yù)鍍陽(yáng)極制造的電池的能量密度高25%。

 

李博士，誰(shuí)為首的研究，他說(shuō)，“通過(guò)整合計(jì)算材料學(xué)技術(shù)到最佳的分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們能夠改善高容量，基于硅的效率陽(yáng)極突飛猛進(jìn)與一種僅控制溶液溫度和反應(yīng)時(shí)間的簡(jiǎn)單方法，由于該技術(shù)很容易應(yīng)用于現(xiàn)有電池制造設(shè)施中使用的卷對(duì)卷工藝，因此我們的方法有可能在實(shí)現(xiàn)硅基負(fù)極方面取得突破用于實(shí)用的電池。”

 

共同首席研究員洪博士說(shuō)：“這項(xiàng)合作工作之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是因?yàn)镵IST鼓勵(lì)不同研究團(tuán)隊(duì)的成員進(jìn)行聯(lián)合研究。這種預(yù)電鍍技術(shù)可使電動(dòng)汽車(chē)的平均行駛里程至少增加100公里。”