Il dottor Hun-Gi Jung e il suo team di ricerca presso il Center for Energy Storage Research del Korea Institute of Science and Technology (KIST, Il presidente Lee Byung Gwon) ha annunciato lo sviluppo di materiali per anodi in silicio che possono aumentare di quattro volte la capacità della batteria rispetto ai materiali per anodi in grafite e consentire una ricarica rapida a oltre l'80% della capacità in soli cinque minuti. Quando applicato alle batterie per veicoli elettrici, si prevede che i nuovi materiali raddoppieranno più del doppio del loro driving range.

Le batterie attualmente installate nei veicoli elettrici prodotti in serie utilizzano materiali anodici di grafite, ma la loro bassa capacità contribuisce a ridurre l'autonomia dei veicoli elettrici rispetto ai veicoli con motore a combustione interna. Di conseguenza, silicio, con una capacità di accumulo di energia 10 volte maggiore della grafite, ha attirato l'attenzione come materiale anodico di nuova generazione per lo sviluppo di veicoli elettrici a lungo raggio. Però, i materiali in silicio non sono ancora stati commercializzati perché il loro volume si espande rapidamente e la capacità di stoccaggio diminuisce significativamente durante i cicli di carica e scarica, che limita la commercializzazione. Sono stati suggeriti numerosi metodi per migliorare la stabilità del silicio come materiale anodico, ma il costo e la complessità di questi metodi hanno impedito al silicio di sostituire la grafite.

Per migliorare la stabilità del silicio, Il Dr. Jung e il suo team si sono concentrati sull'utilizzo di materiali comuni nella nostra vita quotidiana, come l'acqua, olio, e amido. Scioglievano amido e silicio in acqua e olio, rispettivamente, e poi li mescolava e li riscaldava per produrre compositi carbonio-silicio. Un semplice processo termico utilizzato per friggere è stato impiegato per fissare saldamente il carbonio e il silicio, impedendo ai materiali dell'anodo di silicio di espandersi durante i cicli di carica e scarica.

I materiali compositi sviluppati dal team di ricerca hanno dimostrato una capacità quattro volte maggiore di quella dei materiali anodici di grafite (360mAh/g - 1, 530 mAh/g) e ritenzione di capacità stabile su 500 cicli. È stato anche scoperto che i materiali consentono alle batterie di caricarsi a oltre l'80% della capacità in soli cinque minuti. Le sfere di carbonio impediscono la normale espansione del volume del silicio, migliorando così la stabilità dei materiali in silicio. Anche, l'uso di carbonio altamente conduttivo e il riarrangiamento della struttura del silicio hanno portato ad un alto rendimento.

"Siamo stati in grado di sviluppare materiali compositi carbonio-silicio utilizzando comuni, materiali di uso quotidiano e processi termici e di miscelazione semplici senza reattori, " ha detto il dottor Jung, il ricercatore capo del team KIST. Lui continuò, "I processi semplici che abbiamo adottato e i compositi con proprietà eccellenti che abbiamo sviluppato hanno molte probabilità di essere commercializzati e prodotti in serie. I compositi potrebbero essere applicati alle batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici e ai sistemi di accumulo di energia (ESS)."

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nell'ultimo numero di Nano lettere .