對下一代電池體系結(jié)構(gòu)的追求使科學(xué)家們探索了各種替代材料，而在一段時間內(nèi)被認為是極好的候選材料的是硅。使用豐富的元素作為鋰離子電池的負極可顯著提高其能量密度，韓國科學(xué)家現(xiàn)在提出了解決阻礙其發(fā)展的主要障礙之一的解決方案。

當(dāng)今的鋰離子電池使用石墨作為陽極材料，帶正電的電極與帶負電的陰極一起工作，以在充電過程中來回穿梭鋰離子。盡管這些電池能夠為當(dāng)今的手機和電動汽車供電，但將石墨替換為可以存儲四倍鋰離子量的硅，卻可以使手機使用數(shù)天，或者每次充電可行駛數(shù)百英里。

但是，將硅加工成鋰離子電池以充分利用這種潛力已被證明是有問題的?？茖W(xué)家一直在努力解決的問題之一是容量的迅速下降，硅基陽極僅在初始充電周期內(nèi)會減少20％以上的鋰離子。

可以克服的一種方法是通過一種稱為“鋰預(yù)加載”的技術(shù)，該技術(shù)在組裝電池之前添加了額外的鋰，以彌補循環(huán)中的損耗。通常，這是通過使用鋰粉來嘗試的，盡管這很昂貴并且?guī)戆踩[患。

韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）的一個小組提出了另一種鋰預(yù)裝方法。該小組沒有添加鋰粉，而是將硅陽極浸入特殊溶液中五分鐘，這引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)，使電子和鋰離子滲入電極。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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在測試中，陽極在初始充電過程中損失的鋰少于活性鋰的百分之一。結(jié)果顯示，用硅陽極制成的測試電池的能量密度比具有傳統(tǒng)石墨陽極的市售可比電池高25％。研究小組說，這項技術(shù)有潛力使電動汽車的平均行駛距離至少增加100公里（62英里），并且對于大規(guī)模處理而言相當(dāng)容易實現(xiàn)。

“我們能夠通過僅控制溶液溫度和反應(yīng)時間的簡單方法，就可以大幅度提高高容量硅基陽極的效率，”研究團隊的負責(zé)人MinahLee博士說。“由于這項技術(shù)很容易應(yīng)用于現(xiàn)有電池制造設(shè)施中使用的卷對卷工藝，因此我們的方法有可能在實現(xiàn)用于實際電池的硅基負極方面取得突破?！?/p>

該研究發(fā)表在《AngewandteChemie：國際版》雜志上。