Pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) mostraram que materiais de eletrodos negativos de silício-carbono feitos por gravação eletroquímica de ânodos de grafite podem produzir uma alta densidade de energia de aproximadamente 1,5 vezes a dos ânodos de grafite.

Como é amplamente conhecido, os ânodos de silício, que têm densidades de energia muito mais altas do que os ânodos de grafite, são materiais de eletrodos negativos extremamente valiosos para uso em baterias de íons de lítio de próxima geração. No entanto, a comercialização de ânodos à base de silício tem sido dificultada pela falta de uma tecnologia que possa prevenir a destruição estrutural durante os processos de carga e descarga.

Uma equipe de pesquisa KAIST liderada pelo professor Jaeyoung Jang do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais superou as limitações do método convencional de preparação de ânodos de silício ao propor uma tecnologia para a produção de ânodos que utilizam grafite gravada eletroquimicamente.

Os pesquisadores gravaram grafite com um método eletroquímico para sintetizar diretamente nanopartículas únicas de silício com cerca de 10 nm de tamanho. Isso permitiu que as partículas de silício fossem incorporadas de forma estável dentro de uma matriz de carbono, e o silício nanométrico desempenhou um papel na melhoria significativa da densidade de energia e da vida útil do eletrodo negativo.

O professor Jang explicou que o método de gravação em grafite é superior ao método existente de mistura de nanopartículas de silício e carbono, pois minimiza a degradação da bateria e permite a síntese direta do eletrodo negativo sem processos adicionais. Esta será a chave para a produção em massa e a competitividade dos preços dos ânodos de silício.

Ele também acrescentou:“Esta pesquisa servirá de base para aumentar a densidade energética das baterias de íon-lítio com ânodos de silício, que é o aspecto mais importante que dificulta a comercialização de baterias de próxima geração”.

A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF) e pela Samsung SDI. Também foi publicado no Journal of Materials Chemistry A.