Come è ampiamente noto, gli anodi di silicio, che hanno densità di energia molto più elevate rispetto agli anodi di grafite, sono materiali per elettrodi negativi estremamente preziosi da utilizzare nelle batterie agli ioni di litio di prossima generazione. Tuttavia, la commercializzazione degli anodi a base di silicio è stata ostacolata dalla mancanza di una tecnologia in grado di prevenire la distruzione strutturale durante i processi di carica e scarica.
Un gruppo di ricerca KAIST guidato dal professor Jaeyoung Jang del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali ha superato i limiti del metodo convenzionale di preparazione degli anodi di silicio proponendo una tecnologia per la produzione di anodi che utilizzano grafite incisa elettrochimicamente.
I ricercatori hanno inciso la grafite con un metodo elettrochimico per sintetizzare direttamente singole nanoparticelle di silicio di circa 10 nm di dimensione. Ciò ha consentito alle particelle di silicio di essere incorporate stabilmente all’interno di una matrice di carbonio e il silicio di dimensioni nanometriche ha svolto un ruolo nel migliorare significativamente la densità di energia e la durata dell’elettrodo negativo.
Il professor Jang ha spiegato che il metodo di incisione della grafite è superiore al metodo esistente di miscelazione di nanoparticelle di silicio e carbonio, poiché riduce al minimo il degrado della batteria e consente la sintesi diretta dell'elettrodo negativo senza processi aggiuntivi. Questa sarà la chiave per la produzione di massa e la competitività dei prezzi degli anodi di silicio.
Ha inoltre aggiunto:"Questa ricerca servirà come base per migliorare la densità energetica delle batterie agli ioni di litio con anodi di silicio, che è l'aspetto più importante che ostacola la commercializzazione delle batterie di prossima generazione".
La ricerca è stata supportata dalla National Research Foundation of Korea (NRF) e da Samsung SDI. È stato pubblicato anche sul Journal of Materials Chemistry A.
