Une batterie lithium-ion organique sans métal de classe 4 V se rapproche de la réalité
Batteries organiques lithium-ion haute tension respectueuses de l'environnement
Une équipe de recherche conjointe de l'université de Tohoku et de l'université de Californie, Los Angeles (UCLA) a réalisé une avancée significative vers des batteries lithium-ion sans métal à haute tension qui utilisent une petite molécule organique, l'acide croconique. Cette avancée nous rapproche de la réalisation de batteries lithium-ion sans métal, à haute énergie et peu coûteuses.
Une illustration de l'acide croconique et une image d'une batterie organique lithium-ion haute tension respectueuse de l'environnement.
Yuto Katsuyama et al.
Contrairement aux batteries lithium-ion classiques, qui dépendent de matériaux de terres rares comme le cobalt et le lithium, les batteries organiques exploitent des éléments naturellement abondants comme le carbone, l'hydrogène, l'azote et l'oxygène. En outre, les batteries organiques ont des capacités théoriques supérieures à celles des batteries lithium-ion conventionnelles car l'utilisation de matériaux organiques les rend légères. Cependant, la plupart des batteries organiques rapportées à ce jour ont une tension de fonctionnement relativement faible (1-3V). L'augmentation de la tension des batteries organiques permettra d'obtenir des batteries à plus haute densité énergétique.
Itaru Honma, professeur de chimie à l'Institut de recherche multidisciplinaire sur les matériaux avancés de l'université de Tohoku, Hiroaki Kobayashi, professeur adjoint de chimie à l'université de Tohoku, et Yuto Katsuyama, étudiant diplômé de l'UCLA, ont découvert que l'acide croconique, lorsqu'il est utilisé comme matériau de cathode de batterie lithium-ion, maintient une forte tension de fonctionnement d'environ 4V.
L'acide croconique possède cinq atomes de carbone liés les uns aux autres sous une forme pentagonale, et chacun des carbones est lié à l'oxygène. Il possède également une capacité théorique élevée de 638,6 mAh/g, ce qui est bien plus élevé que les matériaux de cathode des batteries lithium-ion conventionnelles (LiCoO2 ~ 140 mAh/g). "Nous avons étudié le comportement électrochimique de l'acide croconique dans la plage de haute tension supérieure à 3 V en utilisant des calculs théoriques et des expériences électrochimiques", a déclaré Kobayashi. "Nous avons découvert que l'acide croconique stocke les ions lithium à environ 4 V, ce qui donne une densité d'énergie théorique très élevée de 1949 Wh/kg, supérieure à la plupart des batteries lithium-ion inorganiques et organiques."
Bien que la capacité théorique n'ait pas été atteinte dans cette étude, les chercheurs ont bon espoir qu'elle puisse être améliorée par le développement d'électrolytes stables à haute tension et par des modifications chimiques de l'acide croconique. Étant donné que la plupart des électrolytes ne peuvent pas supporter une tension de travail aussi élevée de l'acide croconique, il est vital de développer de nouveaux électrolytes. De plus, les structures des petites molécules organiques, dont l'acide croconique, peuvent être facilement modifiées. Une modification structurelle appropriée peut stabiliser la molécule, ce qui entraîne une plus grande capacité et une meilleure réversibilité.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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