اخبار صنعت

جلوگیری از اتلاف لیتیوم برای باتری های لیتیوم یونی با ظرفیت بالا

2021-08-03



اعتبار: موسسه علم و فناوری کره

 

تیمی از محققان کره ای فناوری پردازشی را برای حداکثر رساندن تراکم انرژی باتری های با ظرفیت بالا توسعه داده اند. تیم تحقیقاتی مشترک ، متشکل از دکتر مینا لی و دکتر جیون هونگ از موسسه انرژی پاک ، موسسه علم و فناوری کره (KIST) ، توسعه فناوری را ارائه کرده اند که راه حلی ساده برای یک مشکل مداوم ارائه می دهد. با مواد آند (-) مبتنی بر سیلیکون.

 

به تازگی ، مواد آند سیلیکون قادر به ذخیره چهار برابر بیشتر استلیتیومیون نسبت به مواد آند گرافیت درلیتیوم-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 باتری with a silicon-based آند loses more than 20% of the لیتیوم ions it uses for electricity storage, which results in an issue of reduced باتری capacity. To resolve this issue, researchers have studied a method of لیتیوم pre-loading, or pre-lithiation, which is adding extra لیتیوم before باتری assembly to compensate the لیتیوم loss during باتری cycling. Methods applied so far, such as using لیتیوم 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 لیتیوم ions using a لیتیوم-containing solution rather than لیتیوم powder, preventing لیتیوم loss in a silicon-based آند. Submerging an electrode in the tailored solution for just five minutes is enough to achieve successful لیتیوم pre-loading, by which electrons and لیتیوم ions are inserted in the silicon-based آند through a spontaneous chemical reaction. Unlike the conventional method of adding لیتیوم powder to an electrode leading to heterogeneous لیتیوم distribution, the tailored prelithiation solution rapidly seeps into an electrode, ensuring homogeneous delivery of لیتیوم into silicon oxide.

 

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

 

دکتر لی ، سرپرست این تحقیق ، می گوید: "با ترکیب یک روش علم مواد محاسباتی در طراحی یک ساختار مولکولی مطلوب ، ما توانستیم کارآیی یک سیلیکون با ظرفیت بالا را افزایش دهیم.آندبا روشهای ساده فقط کنترل دمای محلول و زمان واکنش. از آنجا که این فناوری به آسانی در فرایند رول به رول مورد استفاده در موجود قابل استفاده استباتری manufacturing facilities, our method has potential to achieve a breakthrough in the implementation of silicon-based آندs for practical batteries."

 

دکتر هنگ گفت: "این کار مشترک می تواند محقق شود زیرا KIST تحقیقات مشترک بین اعضای تیم های مختلف تحقیق را تشویق می کند. این فناوری prelithation می تواند مسافت پیموده شده خودروهای برقی را به طور متوسط ​​حداقل 100 کیلومتر افزایش دهد."