"Khi pin lithium được tính lần đầu tiên, họ mất đi bất cứ nơi nào từ năng lượng 5-20% trong chu kỳ đầu tiên", ông Yang nói. "Thông qua thiết kế của chúng tôi, chúng tôi đã có thể lấy lại sự mất mát này, và chúng tôi nghĩ rằng phương pháp của chúng tôi có tiềm năng lớn để tăng thời gian hoạt động của pin cho thiết bị điện tử di động và xe điện."

Trong khi lao đầu tiên của một pin lithium sau khi sản xuất của nó, một phần của chất điện phân lỏng được giảm xuống một pha rắn và phủ lên các điện cực âm của pin. Quá trình này, thường được thực hiện trước khi pin được vận chuyển từ một nhà máy, là không thể đảo ngược và làm giảm năng lượng được lưu trữ trong pin. Sự thiệt hại là khoảng 10% đối với nhà nước-of-the-nghệ thuật điện cực âm, nhưng có thể đạt cao như 20-30% cho thế hệ điện cực âm với công suất cao, chẳng hạn như silicon, bởi vì những vật liệu có mở rộng khối lượng lớn và cao diện tích bề mặt. Sự mất mát lớn ban đầu làm giảm khả năng có thể đạt được trong một tế bào đầy đủ và do đó thỏa hiệp đạt được trong mật độ năng lượng và cuộc sống đi xe đạp của các điện cực cấu trúc nano.

Phương pháp truyền thống để bù đắp cho sự mất mát này đã được để đưa vật liệu lithium-giàu nhất định trong điện cực. Tuy nhiên, hầu hết các loại vật liệu không ổn định trong không khí xung quanh. Sản xuất pin trong không khí khô, không có độ ẩm ở tất cả, là một quá trình tốn kém hơn nhiều so với sản xuất trong không khí xung quanh. Yang đã phát triển một cấu trúc trilayer điện cực mới để chế tạo cực dương pin lithiated trong không khí xung quanh. Trong các điện cực, ông bảo vệ pin lithium với một lớp của PMMA polymer lithium để ngăn chặn từ phản ứng với không khí và độ ẩm, và sau đó được phủ các PMMA với các vật liệu hoạt động như than chì hoặc silicon hạt nano nhân tạo. Lớp PMMA sau đó được hòa tan trong chất điện pin, do đó phơi bày lithium để các vật liệu điện cực. "Bằng cách này chúng ta có thể tránh tiếp xúc với không khí giữa lithium không ổn định và một điện cực lithiated," Yang giải thích, "vì thế điện cực trilayer cấu trúc có thể được vận hành trong không khí xung quanh. Đây có thể là một bước tiến hấp dẫn theo hướng sản xuất hàng loạt pin lithiated điện cực. "

phương pháp của Yang giảm khả năng mất mát trong nhà nước-of-the-nghệ thuật điện cực than chì từ 8% đến 0,3%, và trong các điện cực silicon, từ 13% đến -15%. Các con số -15% chỉ ra rằng có nhiều lithium hơn cần thiết, và các "thêm" lithium có thể được sử dụng để nâng cao hơn nữa đời sống đi xe đạp của pin, như dư thừa có thể bù đắp cho mất mát năng lực trong chu kỳ tiếp theo. Bởi vì mật độ năng lượng, hoặc năng lực, các pin lithium-ion đã được tăng 5-7% mỗi năm trong suốt 25 năm qua, kết quả của Yang trỏ đến một giải pháp tốt để tăng cường khả năng của pin Li-ion. Nhóm của ông bây giờ là cố gắng để làm giảm độ dày của lớp phủ polymer để nó sẽ chiếm một lượng nhỏ trong pin lithium, và mở rộng quy mô kỹ thuật của anh.

"Cấu trúc điện ba lớp này thực sự là một thiết kế thông minh cho phép xử lý của điện cực lithium-có chứa kim loại trong điều kiện môi trường xung quanh," Hailiang Wang, phó giáo sư hóa học tại Đại học Yale, người không tham gia vào nghiên cứu này nhấn mạnh. "Hiệu quả Coulombic ban đầu của điện cực là một mối quan tâm lớn đối với các ngành công nghiệp pin Li-ion, và kỹ thuật này có hiệu quả và dễ sử dụng bồi thường không thể đảo ngược mất ion Li sẽ thu hút sự quan tâm.