Mason Graphite Inc. gab bekannt, dass Versuche mit dem sphärischen gereinigten Graphit Lac Guéret ("SPG") von Mason Graphite mit Zusätzen von Silizium ("Si") vielversprechende Ergebnisse erbracht haben. Silizium erhöht die Energiedichte von Li-Ionen-Batterien und ermöglicht so eine größere Speicherung von elektrischer Energie pro Einheit des Anodenvolumens. Dies würde beispielsweise zu einer größeren Reichweite von Elektrofahrzeugen führen, während die Batterie eine ähnliche Größe hat. Silizium verfügt im Vergleich zu Graphit über eine viel höhere Kapazität zur Speicherung von Lithium-Ionen und damit von Energie, quillt aber beim Laden unweigerlich auf, was zu erheblichen mechanischen Problemen führt.

Die derzeit von der Industrie verfolgte Lösung besteht darin, Graphit-basierten Anodenmaterialien bei der Herstellung der Elektrodenaufschlämmungen geringe Mengen an Silizium (in der Regel in Form von Siliziumoxid "SiOx") beizumischen, was die Energiedichte erhöht und gleichzeitig die Quellung auf ein erträgliches Maß begrenzt. Dieser Ansatz wird jedoch durch die hohen Kosten der SiOx-Materialien sowie durch die praktische Erhöhung der Energiedichte, der Langzeitzyklen und der Ratenkapazität eingeschränkt. Das Ziel für das erste kommerzielle Produkt, das in Gesprächen von Sicona mit mehreren potenziellen Kunden weltweit festgelegt wurde, ist ein Verbundanodenmaterial mit einer Anfangskapazität von 450 Milliamperestunden pro Gramm Material (mAh/g") (Sicona SiG450TM").

Es wird erwartet, dass diese kommerzielle Qualität schnell von der Industrie angenommen wird, da sie leicht in bestehende Batterieherstellungsprozesse integriert werden kann. SPG von Mason Graphite in Si-Verbundwerkstoffen getestet Diese jüngste Testreihe basierte auf der von Sicona entwickelten Formulierung zur Herstellung eines aktiven Silizium-Graphit-Kohlenstoff-Anodenmaterials, das einige Prozent Si, Kohlenstoff und eine Mischung aus SPG von Mason Graphite und synthetischem Graphit enthält. Das zusammengesetzte Anodenmaterial wurde dann in Prototypen von Li-Ionen-Batterien (Halb-Knopfzellen) von Sicona in einer 80:10:10 (AM:BM:CM)-Formulierung getestet.

Die Highlights sind: 435 mAh/g Kapazität, eine Steigerung von 19% im Vergleich zu einer typischen Kapazität von 365 mAh/g bei natürlichem Graphit und 22,5% Steigerung gegenüber einer typischen Kapazität von 355 mAh/g bei synthetischem Graphit; das kommerzielle Ziel von 450 mAh/g wird von Sicona mit SPG von Mason Graphite durch Optimierung der Formulierung einiger Schlüsselparameter in kommenden Tests voraussichtlich leicht erreicht werden; 100% coulombischer Wirkungsgrad nach 250 Zyklen bei verschiedenen Raten zwischen 0.5C (2 Stunden für eine volle Ladung) bis 4,6C (13 Minuten für eine volle Ladung), was auf die Möglichkeit hinweist, sehr gute Langzeitzyklen zu erreichen, selbst nachdem die Zelle einer Reihe von schnelleren Ladegeschwindigkeiten von 1C, 2C, 3C und 4.6C; - 100% Kapazitätserhalt nach >250 Zyklen, und dies nach Abschluss einer Reihe von Tests der Lade-/Entladerate (von 10 Stunden für eine volle Ladung bis 13 Minuten für eine volle Ladung); - Bis zu 96% Kapazitätserhalt bei Erhöhung der Zyklusrate von 0.1C (10 Stunden für eine volle Ladung) auf 1C (1 Stunde für eine volle Ladung) - ein typisches Ziel koreanischer Zellenhersteller ist ein Minimum von 90%; 63% Beibehaltungskapazität bei Erhöhung der Zyklusrate von 1C auf 3,7C (16 Minuten für eine volle Ladung) und 54% Beibehaltungskapazität bei weiterer Erhöhung der Zyklusrate auf 4,6C (13 Minuten für eine volle Ladung). Wichtig ist, dass bei der Rückkehr der Zelle zu einer Zyklusrate von 0,5C 100 % der ursprünglichen Kapazität (435 mAh/g) erhalten bleiben. Die Zyklustests, zu denen auch Tests zur Variation der Rate gehören, werden mit denselben Zellen fortgesetzt, und in Kürze werden Optimierungstests durchgeführt. Tests zum Erreichen höherer Kapazitäten (z.B. 550 mAh/g und 650 mAh/g) und Tests mit kompletten Pouch-Zellen sind ebenfalls für die nahe Zukunft geplant.