當電池充滿電時，電子設備通常會顯示其電量為100%。然而，由于在電池生產的穩(wěn)定（形成）階段的初始充電期間發(fā)生鋰離子的永久損失，該值僅代表可以存儲在電池中的理論能量密度的70-90%。通過防止鋰離子的這種初始損失，可以大幅增加電動汽車(EV)的里程和智能手機的使用時間。

為了解決這個問題，由儲能研究中心MinahLee博士和能源材料研究中心JihyunHong博士領導的韓國科學技術研究院(KIST)聯(lián)合研究小組，和氫燃料電池研究中心的HyangsooJeong博士開發(fā)了一種電極預處理解決方案，能夠最大限度地減少石墨-氧化硅（SiOx，0.5≤x≤1.5）復合陽極中的這種初始鋰離子損失。浸入溶液后，由50%SiOx組成的負極表現(xiàn)出可忽略不計的鋰損失，使全電池表現(xiàn)出接近理想的能量密度。

雖然大多數(shù)商用鋰電池都具有石墨負極，但SiOx因其高容量（比石墨大5到10倍）而作為下一代負極材料備受關注。然而，SiOx也不可逆地消耗三倍于石墨的活性鋰。因此，由石墨和SiOx的混合物組成的復合電極現(xiàn)在作為實用的下一代陽極的替代品獲得了認可。然而，雖然在較高的SiOx比率下石墨-SiOx復合電極的容量相應增加，但初始鋰的損失也增加。因此，SiOx的比率石墨-SiOx復合電極中的含量限制為15%，因為將比例增加到50%將導致初始鋰損失40%。

為了同時實現(xiàn)高容量和高初始效率，科學家們提出了各種預鋰化方法，包括將額外的鋰預摻雜到陽極中。KIST的MinahLee博士的研究團隊開發(fā)了一種工藝，其中將電極浸入獨特的溶液中，以減少SiOx電極對鋰的消耗。該團隊隨后將該工藝應用于具有顯著商業(yè)化潛力的石墨-SiOx復合材料。

研究小組發(fā)現(xiàn)，由于石墨具有多功能的嵌入能力，先前開發(fā)的預處理溶液會導致溶劑分子與鋰離子意外插入石墨。大溶劑分子的這種嵌入導致石墨-SiOx復合電極的結構破壞。為了防止電極失效，研究人員開發(fā)了一種使用弱溶劑化溶劑的新溶液，以減少溶劑與鋰離子之間的相互作用。該解決方案能夠選擇性地將鋰離子插入活性材料中，確保向石墨-SiOx復合電極穩(wěn)定供應額外的鋰。

將石墨-SiOx電極浸入研究團隊開發(fā)的溶液中約1分鐘后，即使在50%的SiOx比例下，也完全防止了最初的鋰消耗。因此，該電極顯示出接近100%的高初始效率，表明初始充電中鋰損失可以忽略不計（≤1%）。通過此過程開發(fā)的電極的容量是傳統(tǒng)石墨負極的2.6倍，同時在250次充電/放電循環(huán)后仍保持初始容量的87.3%。

KIST的MinahLee博士說，作為這項研究的結果，我們應該能夠將石墨-SiOx復合陽極中的SiOx含量增加到50%以上，而不是傳統(tǒng)材料允許的15%比例，使生產更大容量的鋰離子電池成為可能，并提高未來電動汽車的行駛里程。KIST的聯(lián)合研究員JihyunHong博士也表示，該技術安全且適合量產，因此很有可能實現(xiàn)商業(yè)化。