Les batteries lithium-ion sont au cœur d'appareils tels que les smartphones, les ordinateurs portables, les voitures électriques en pleine croissance, etc. De nombreux chercheurs souhaitent utiliser des matériaux avancés pour améliorer les performances des batteries lithium-ion, les rendant plus légères et plus compactes. Peut stocker plus d'énergie.Un nouvel alliage d'étain-aluminium développé par les ingénieurs du Texas peut fonctionner dans trois domaines, même dans le même temps peut rendre sa production plus rapide et réduire les coûts de production.
Au fil des ans, la production de masse des batteries au lithium-ion compter sur le cuivre et le graphite comme anode. Au fil des ans, les chercheurs ont cherché des matériaux alternatifs peuvent surmonter les limites de ces matériaux, y compris le coût élevé de la production et de la capacité de stockage limitée (par exemple, Le silicium peut stocker 10 fois l'énergie, bien que cela constitue une autre série de problèmes).
La création d'aujourd'hui anode est un processus en plusieurs étapes laborieux, dans lequel le graphite est recouvert sur une feuille de cuivre. Cependant, en tant que scientifique des matériaux Austin et auteur principal de la nouvelle étude, l'Université du Texas Karl Kreder a expliqué, sur le processus de fabrication et la batterie elle-même Pour ce faire, cela peut entraîner des inefficacités.
Kreder représente: « si la matière active (graphite) est revêtue sur le dessus d'un collecteur de courant inerte (de cuivre) ce qui augmente le volume du système et de la masse de matériau non actif, en combinant un collecteur de courant et une matière active, une plus grande capacité. matière active, tout en utilisant un matériau de collecteur de courant inférieur inerte.
Kreder et son équipe ont atteint en simplifiant le procédé de fabrication de ce procédé permet d'éliminer les procédés de revêtement encombrants. Lorsque le moule est coulé en blocs, l'étain peut être ajouté directement à l'aluminium, formant ainsi un alliage, et peut être mécaniquement laminage (alliage métallurgique régulière et relativement peu coûteux) un nanostructures de feuille de métal dernière étape, afin de réduire les particules de matière, il est crucial.
Kreder explique: «L'étain peut former des alliages avec du lithium. Malheureusement, si de l'étain est utilisé ou même des particules d'étain de taille micrométrique, l'étain se brise en raison de la dilatation du volume lors de la formation d'alliages au lithium. Des particules d'étain pour faire de la batterie ne peut maintenir des dizaines de cycles de charge et de décharge, mais si la fabrication de particules d'étain à l'échelle nanométrique, le processus d'alliage ne sera pas diviser les particules.
Les chercheurs ont qualifié le matériau obtenu d'anode en alliage eutectique croisé (IdEA), qui ne représentait qu'un quart de l'épaisseur des matériaux anodiques conventionnels et ne pesait que la moitié du poids des matériaux traditionnels. Le matériau de l'anode a été testé, puis chargé et déchargé pour mesurer la performance, et ils ont trouvé que l'anode avait deux fois la capacité de stockage d'énergie d'une anode en cuivre-graphite traditionnelle.
Clyde a déclaré: «Ceci est fait pour une bonne raison, l'un des éléments est actif, l'étain, et l'autre est inerte, l'aluminium.» L'aluminium fait une matrice conductrice dans laquelle l'étain est retenu et l'aluminium fournit Structure et conductivité électrique, tandis que l'étain est en alliage et désalliage avec du lithium lorsque la batterie est recyclée.
L'un des chef d'équipe, directeur de l'Institut du Texas pour les matériaux Arumugam Manthiram a déclaré: « pour développer un procédé de fabrication peu coûteux, nanomatériaux d'électrodes évolutive, des résultats vraiment intéressants de notre étude indiquent. , les indicateurs souhaités propriétés de ce matériau dans les batteries au lithium-ion commerciaux progressent succès ».
La recherche est publiée dans ACS Energy Letters.
