Construire une meilleure couche de batterie par couche

Une équipe de chercheurs de l’Université Shinshu de Nagano, au Japon, est désormais plus proche d’une mince batterie lithium-ion de grande capacité qui pourrait ouvrir la porte à de meilleurs systèmes de stockage d’énergie pour les véhicules électriques.

"Les batteries lithium-ion sont des systèmes de stockage d'énergie très prometteurs pour les véhicules électriques nécessitant des densités d'énergie relativement élevées", a déclaré l'auteur de l'étude, Nobuyuki Zettsu, professeur au CEES et au département de chimie des matériaux de l'université de Shinshu. "Cependant, leurs tensions de fonctionnement élevées entraînent généralement la décomposition par oxydation de la surface de l'électrode, ce qui favorise par la suite diverses réactions secondaires."

Les batteries au lithium-ion stockent beaucoup d'énergie, mais la force nécessaire pour la disperser est trop importante, à tel point que les dommages qui en résultent font que la batterie perd sa capacité de stockage.

Pour lutter contre ce problème, Zettsu et ses collègues ont examiné les propriétés électriques et électrochimiques de la cathode à haute tension (> 4,8 V, vs Li + / Li), où les électrons pénètrent dans la cellule de la batterie.

Zettsu a peut-être inversé la tendance des modificateurs de surface en utilisant une monocouche auto-assemblée. Son équipe a appliqué un revêtement ultra-mince de fluoroalkylisilane sur la surface des cathodes. Le fluoroalkylisilane, un type de silicone, s’organise de la manière la plus efficace pour conduire les ions lithium et isoler les électrons tout en n’ayant qu’une épaisseur d’atome.

"Nous avons découvert que recouvrir la surface du matériau actif avec une monocouche auto-assemblée ... favorisait un transport efficace dans les électrodes, tout en supprimant les réactions secondaires se produisant à l'interface électrode-électrolyte", a déclaré Zettsu. "Ce revêtement a permis d'améliorer à la fois la densité de puissance et la cyclabilité des batteries lithium-ion à haute tension."

Les chercheurs ont constaté que le contact direct entre la cathode et l'électrolyte entrant dans la batterie était minimisé et que la capacité de la batterie ne se dégradait pas même après cent cycles de fonctionnement.

"En raison de la réglementation environnementale mondiale, les véhicules électriques et hybrides progressent à un rythme soutenu. Le niveau de performance requis pour les batteries lithium-ion est très élevé", a déclaré M. Zettsu. "Nous travaillons actuellement à la fabrication de véritables cellules de batterie pour véhicules hybrides rechargeables et véhicules électriques à batterie utilisant le procédé de revêtement et des expériences en mode de conduite automatique."

Ce travail a été soutenu par l'Agence japonaise pour la science et la technologie et la Société japonaise pour la promotion de la science.

Batterie au lithium 36v