L'université de Cambridge développe de nouveaux matériaux de batterie au lithium |

Des chercheurs de l’Université de Cambridge viennent d’identifier un nouvel ensemble de matériaux pouvant être utilisés pour fabriquer des batteries plus puissantes: les ions lithium peuvent pénétrer dans la microstructure complexe des matériaux à base de tantale à des vitesses bien supérieures à celles des matériaux classiques. , ce qui signifie qu’il peut atteindre des vitesses de charge plus rapides.En bref, cette découverte peut devenir la clé de la génération de batteries lithium-ion de nouvelle génération, qui devraient se charger en quelques minutes (au lieu de plusieurs heures) Surchauffe dangereuse.

Figure 1 de l'étude: Nb ₁₆W₅O₅₅Et Nb ₁₈W₁₆O₉₃Structure cristalline / morphologie des particules

Les batteries au lithium-ion ont été utilisées de manière continue et largement répandue depuis les années 1990. Malheureusement, leur densité énergétique n'a augmenté que de 3 à 4% par an, loin des attentes des fabricants de véhicules électriques et d'électronique grand public.

Plus important encore, ces améliorations proviennent généralement de l’optimisation du matériau d’emballage, et non de l’électrode elle-même: cette stratégie peut difficilement compenser un autre inconvénient inhérent à la technologie des batteries: la vitesse de chargement est lente.

Pour augmenter le taux de charge, il est nécessaire d’accélérer le débit des ions lithium chargés de l’électrode positive vers l’électrode négative, et les scientifiques ont tenté d’atteindre cet objectif en établissant des nano-structures spéciales à l’intérieur des électrodes:

Ceci est conçu pour réduire la distance parcourue par les ions lithium, mais vos particules sont délicates et coûteuses à utiliser, et elles créent également des réactions chimiques indésirables qui réduisent la durée de vie de la batterie.

Etude Figure 2: Propriétés électrochimiques de deux matériaux

Dans les dernières découvertes de Cambridge, les chercheurs ont utilisé différentes approches:

Elle a choisi une particule plus grande avec une structure rigide, à colonne ouverte, permettant aux ions lithium de se déplacer sans entraves en grande quantité, augmentant ainsi leur débit de plusieurs niveaux.

Les nouveaux matériaux d'électrode peuvent également constituer une alternative plus sûre:

L'électrode négative de la plupart des batteries lithium-ion est en graphite et en charge à haute vitesse, les dendrites, en particulier la microstructure des fibres de lithium, sont formées.

Les dendrites peuvent provoquer des courts-circuits ou même des incendies dans les batteries, mais les nouveaux matériaux d'électrode de Cambridge ne le font pas.

Étude Figure 9: Attentes des oxydes de tungstène ternaire en vrac et en bronze et comparaison électrochimique avec les oxydes de cérium binaires.

Le professeur Clare Gray, un auteur de recherche principal, a déclaré:

Dans les applications de remplissage rapide, la sécurité est un domaine qui nécessite plus d'attention: ce type de nouveau matériau potentiel vaut vraiment la peine d'être vu car nous avons besoin d'une alternative plus sûre au graphite.

De plus, les nano-facteurs nécessitent plusieurs étapes de fabrication, ce qui entraîne des problèmes de rendement et d'évolutivité extrêmement faibles.

En revanche, l'oxyde de tungstène au tantale est plus simple à fabriquer et ne nécessite pas de produits chimiques ou de solvants supplémentaires Bien entendu, nous avons encore beaucoup de travail à faire avant de le mettre en pratique.