Elektronički uređaji jednom kad im se baterija napune indiciraju da su na 100 posto kapaciteta, no zapravo nisu. Baterije u njima koji bi trebale biti na 100 posto kapaciteta, zapravo su na između 70 i 90 posto kapaciteta teoretske gustoće energije koja se u njih može pohraniti, što je posljedica trajnog gubitka litijevih iona koja se javlja tijekom inicijalnog punjenja i u fazi stabilizacije (sklapanja) baterija pri njihovoj proizvodnji.
Sprječavanjem tok početnog gubitka litijevih iona, autonomija kretanja električnih vozila, kao i dužina rada elektroničkih uređaja poput pametnih mobitela, drastično se mogu povećati.
U nastojanju da riješe taj problem, tim korejskih znanstvenika s korejskog Instituta za znanost i tehnologiju, Centra za istraživanje pohrane energije te centra za istraživanje ćelija goriva vodika, razvio je otopinu kojom se tretiraju elektrode baterija u procesu proizvodnje i koja sprječava početni gubitak litijevih iona u grafit-silicij oksidnim (SiOx) kompozitnim anodama.
Nakon što ih se zaroni u otopinu, anoda koju čini 50 posto SiOx pokazala je zanemariv gubitak, što je omogućilo da baterija ostvari gotovo savršenu energetsku gustoću.
Dok većina komercijalnih litijskih baterija koristi grafitnu anodu, SiOx anoda počela je dobivati značajniju pažnju kao materijal iduće generacije za anode zbog svojeg velikog energetskog kapaciteta, koji je pet do deset puta veći od onog kod grafita. Testiranja su pokazala da je idealni omjer za izradu kompozitne anode od grafita i SiOx, oko 15 posto tog novog materijala. Svako povećanje SiOx dovelo bi do većeg početnog gubitka energetske gustoće u bateriji (i do 40 posto pri omjeru 50:50).
Kako bi istovremeno postigli visok kapacitet i visoku početnu učinkovitost, znanstvenici su razvili novu otopinu koja koristi slabo otpalo kako bi smanjila interakciju između otapala i litijevih iona.
Nakon što su kompozitnu anodu uronili u otopinu na otprilike jednu minutu, u potpunosti je spriječen početni gubitak litijevih iona. Isti rezultat dobili su i za anodu čiji je omjer SiOx bio 50 posto.
Elektroda je nakon tretmana pokazala zanemariv gubitak litijevih iona pri prvom punjenju (manje od jedan posto).
Baterije koje su proizvedene ovom metodom imale su 2,6 puta veći kapacitet od baterija s uobičajenim grafitnim anodama, dok su istovremeno zadržale visokih 87,3 posto početnog kapaciteta nakon 250 ciklusa pražnjenja/punjenja.
Korejski znanstvenici su zaključili da njihova otopina omogućava izradu anode koja ima udio SiOx i veći od 50 posto, što bi omogućilo proizvodnji litij ionskih baterija još većeg kapaciteta, a to znači i veći domet za buduća električna vozila ili veću autonomiju rada elektroničkih uređaja.
Studija vezana za ovo istraživanje objavljena je u znanstvenom časopisu Journal of the American Chemical Society.
Izvor: EureAlert
