p Quando a bateria está totalmente carregada, um dispositivo eletrônico normalmente indicará que está a 100% da capacidade. Contudo, este valor representa apenas 70-90% da densidade de energia teórica que pode ser armazenada nas baterias, devido à perda permanente de íons Li que ocorre durante a carga inicial no estágio de estabilização (formação) da produção da bateria. Ao prevenir esta perda inicial de íons Li, a quilometragem de veículos elétricos (EVs) e o tempo de uso de smartphones podem ser aumentados drasticamente. p Em um esforço para superar esse problema, uma equipe de pesquisa conjunta no Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia (KIST), liderado pela Dra. Minah Lee do Center for Energy Storage Research, Dr. Jihyun Hong do Centro de Pesquisa de Materiais de Energia, e Dr. Hyangsoo Jeong do Centro de Pesquisa de Células de Combustível de Hidrogênio, desenvolveu uma solução de pré-tratamento de eletrodo capaz de minimizar esta perda inicial de íons de lítio em óxido de grafite-silício (SiO _x , 0,5 ≤ x ≤ 1,5) ânodos compostos. Depois de ser mergulhado na solução, o ânodo, que era composto por 50% de SiO _x , demonstrou perda de Li insignificante, permitindo que uma célula inteira exiba densidade de energia quase ideal.

p Embora a maioria das baterias de Li comerciais tenham um ânodo de grafite, SiO _x tem recebido atenção significativa como um material de última geração para ânodos devido à sua alta capacidade, que é cinco a 10 vezes maior do que o grafite. Ainda, SiO _x também consome irreversivelmente três vezes mais Li ativo do que o grafite. Como resultado, um eletrodo composto, consistindo em uma mistura de grafite e SiO _x , agora está ganhando reconhecimento como uma alternativa para ânodos práticos de próxima geração. Contudo, enquanto houve um aumento correspondente na capacidade de grafite-SiO _x eletrodos compostos em proporções mais altas de SiO _x , também houve um aumento na perda de Li inicial. Consequentemente, a proporção de SiO _x conteúdo em um grafite-SiO _x eletrodo composto foi limitado a 15%, pois o aumento da proporção para 50% resultaria em uma perda inicial de Li de 40%.

p Para atingir simultaneamente alta capacidade e alta eficiência inicial, os cientistas propuseram vários métodos de pré-litiação envolvendo a pré-dopagem de Li extra no ânodo. A equipe de pesquisa da Dra. Minah Lee no KIST desenvolveu um processo em que o eletrodo é mergulhado em uma solução única para mitigar o consumo de Li pelo SiO _x eletrodo. A equipe então aplicou este processo a um grafite-SiO _x material compósito com significativo potencial de comercialização.

p A equipe de pesquisa descobriu que as soluções de pré-tratamento desenvolvidas anteriormente causariam a inserção não intencional de moléculas de solvente com íons de lítio no grafite, devido à capacidade de intercalação versátil do grafite. Esta intercalação de grandes moléculas de solvente resultou na quebra estrutural do grafite-SiO _x eletrodo composto. Para evitar falha do eletrodo, os pesquisadores desenvolveram uma nova solução usando um solvente de solvência fraca para reduzir a interação entre o solvente e os íons de lítio. Esta solução permitiu a inserção seletiva de íons Li nos materiais ativos, garantindo um fornecimento estável de Li adicional para o grafite-SiO _x eletrodo composto.

p O consumo inicial de Li foi completamente evitado após o grafite-SiO _x eletrodo foi imerso na solução desenvolvida pela equipe de pesquisa por aproximadamente 1 minuto, mesmo com 50% de SiO _x Razão. Consequentemente, o eletrodo mostrou uma alta eficiência inicial de quase 100%, indicando perda de Li insignificante (≤ 1%) na carga inicial. Os eletrodos desenvolvidos por meio deste processo tinham uma capacidade 2,6 vezes maior do que os ânodos de grafite convencionais, ao mesmo tempo que mantém 87,3% da capacidade inicial após 250 ciclos de carga / descarga.

p A Dra. Minah Lee do KIST disse:"Como resultado deste estudo, devemos ser capazes de aumentar o SiO _x conteúdo em grafite-SiO _x ânodos compostos para mais de 50%, em oposição à proporção de 15% permitida por materiais convencionais, tornando possível produzir baterias de íon de lítio com uma capacidade maior e melhorar a quilometragem de EVs futuros. "Dr. Jihyun Hong, um co-pesquisador da KIST, também disse, "A tecnologia é segura e adequada para produção em massa, e, portanto, é provável que seja comercializado. "