Les piles rechargeables au lithium métal, désormais plus sûres et plus durables, triplent la capacité des systèmes actuels

Amélioration des performances grâce à une nouvelle interface polymère entre l'anode et l'électrolyte. Les coûts de production sont également réduits.

Un groupe de chercheurs de Penn State a réussi à doubler la densité énergétique des batteries au lithium métallique, les rendant plus stables.

Les batteries au lithium métal peuvent-elles devenir le premier choix pour alimenter les véhicules électriques, les smartphones et les ordinateurs portables?

Pour la Penn State University aux États-Unis, la réponse est oui. Là, un groupe d'ingénieurs chimistes a trouvé un moyen de rendre ces dispositifs fiables, efficaces et capables de rivaliser avec des alternatives commerciales.

Les batteries au lithium métal sont essentiellement des batteries primaires, c'est-à-dire jetables. Malgré sa densité de charge élevée et ses excellentes tensions, cette technologie a du mal à se recharger. Le principal problème réside précisément dans l'élément qui les distingue: l'anode métallique en lithium. Le matériau a une capacité environ 10 fois supérieure à celle du graphite mais, lors des cycles de charge et de décharge, l'interface électrolyte solide (qui se forme normalement entre l'électrolyte et les électrodes) tend à favoriser la production de dendrites à la surface du lithium. , ces petites formations en forme d'aiguille peuvent percer le séparateur de batterie et provoquer des courts-circuits.

C'est pourquoi les batteries au lithium métal ne durent pas longtemps: l'interface grandit et n'est pas stable. Dans ce projet, nous avons utilisé un composite polymère pour créer une meilleure interface.

Donghai Wang, professeur de génie mécanique et chimique.

La nouvelle et améliorée «Interface d'électrolyte solide - SEI» est un composé polymère réactif composé de sel de lithium polymère, de nanoparticules de fluorure de lithium et de feuilles d'oxyde de graphène. Cette recette rend l'interface stable en évitant le développement de petites aiguilles de surface.

Le polymère technique réagit pour créer une liaison en forme de griffe à la surface du lithium métal, lui donnant passivement ce qu'il veut, de sorte qu'il ne réagit pas avec les molécules d'électrolyte et forme une sorte de barrière mécanique à la formation dendritique. Non seulement cela. Avec un SEI plus stable, la densité d'énergie des batteries actuelles peut être doublée, ce qui les rend plus durables et plus sûres. De plus, le nouveau polymère réactif réduit également le poids et le coût de production, améliorant encore les performances des batteries au lithium métal.

Donghai Wang.

L'étude a été publiée dans Nature Materials.

Plus d'informations: news.psu.edu

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