Le développement technologique des batteries au lithium n'a pas permis de percer depuis de nombreuses années, en raison de la difficulté d'assurer la sécurité matérielle, la stabilité et la répétition rapide des charges et des décharges tout en augmentant la densité de la capacité. Le principal responsable de l'atténuation est la structure microscopique. Branches de cristaux de lithium: ces structures pointues en forme d’aiguilles peuvent percer le diaphragme de la cellule et provoquer un court-circuit, voire même un incendie.Un moyen de limiter sa croissance est de contrôler le taux de charge de la batterie. Un tel compromis est inacceptable.
Cette avancée dans la technologie des batteries est axée sur un nouveau matériau d'anode recouvert de nanofilm de carbone.
La bonne nouvelle est que les scientifiques de l'Université Rice ont trouvé un bon moyen de doubler la capacité des batteries lithium-ion actuellement largement utilisées.
Auparavant, certains laboratoires utilisaient la fibre de kevlar pour limiter la croissance des branches de cristal ou pour utiliser un nouveau type d'électrolyte (une solution chimique chargée).
Déjà, l’année dernière, la même équipe de recherche de l’Université Rice avait mis au point une batterie au lithium métal à base d’asphalte, qui offrait une vitesse de charge plus rapide et une résistance accrue à la formation de branches de cristal.
L’équipe de recherche a franchi une étape supplémentaire en introduisant des nanofilms de carbone, utilisés pour recouvrir les anodes au lithium-métal des batteries, qui sont utilisées pour immerger plus efficacement les branches de cristal, comme pour maintenir des objets lourds sur la pelouse afin de supprimer les mauvaises herbes.
Tableau comparatif: Le côté droit est une anode en métal sans film de nanotubes de carbone afin de limiter la branche de cristal de lithium.
Ce film absorbe les ions lithium de l'anode et les distribue pendant la charge, sans que cela affecte le taux de charge de la batterie, a déclaré le co-auteur de la recherche, Rodrigo Salvatierra:
Le film de nanotubes de carbone a pour rôle d'étaler le lithium métallique déposé pour former une couche lisse sans branches cristallines.
Ces améliorations ne limitent pas le taux de charge de ces batteries, et utilisent même une charge à haut débit et se déchargent en toute confiance.
Après avoir déployé les nouveaux composants sur les batteries asphalt-lithium de l'année dernière, les chercheurs ont constaté qu'après plus de 580 cycles, ils étaient capables d'empêcher la croissance des branches de cristal.Le rendement coulombique de la batterie était maintenu à 99,8% et le produit fini était plus facile à construire.
À gauche, James Tour, chimiste à l'Université James, Gladys López-Silva, diplômée, et Rodrigo Salvatierra, chercheur postdoctoral.
Cependant, Salvatierra a expliqué: Comparé aux anciennes batteries à asphalte, il possède des emplacements différents.
Tout d'abord, nous avons utilisé un film de nanotubes de carbone pour modifier la feuille solide de lithium métal.Ces deux matériaux ont déjà été préparés pour une utilisation avec des batteries.
Deuxièmement, dans les électrodes dérivées de l'asphalte, le lithium métallique doit être déposé par voie électrochimique pour pouvoir être utilisé dans une unité de batterie complète.
Au final, la batterie dotée de cette nouvelle anode peut stocker 3 à 5 fois plus d'électricité que les produits disponibles dans le commerce. Même si elle est laissée pendant un mois, la perte de charge est négligeable, autrement dit un stockage fiable à long terme. Peut solution.
