De l'eau pour boire ? Non, de l'eau pour les batteries.

Imaginez ne pas avoir de batterie pendant trois heures

03.11.2022 - Corée (République de)

Pouvons-nous survivre trois minutes sans air ou trois jours sans eau ? Et sans batterie ? Les batteries lithium-ion légères et de grande capacité sont largement utilisées dans les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et d'autres produits de première nécessité dans le monde d'aujourd'hui. Cependant, les électrolytes organiques des batteries lithium-ion conventionnelles sont hautement inflammables et peuvent provoquer des incendies ou des explosions mortelles. Comme les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans nos vies, de tels accidents peuvent causer des dommages directs aux utilisateurs, ce qui a conduit à une demande pour un système de batterie plus sûr.

Le professeur Soojin Park et Gyujin Song (post-doc) du département de chimie et le candidat au doctorat Sangyeop Lee de la division des sciences des matériaux avancés de POSTECH ont développé ensemble une batterie zinc-ion aqueuse stable qui utilise l'eau comme électrolyte. Ils ont utilisé une couche de polymère protectrice pour empêcher la corrosion de l'électrode et augmenter la stabilité de l'anode de zinc, améliorant ainsi la stabilité électrochimique de la batterie zinc-ion aqueuse.

L'électrolyte à base de solvant organique, qui sert de support au déplacement des ions dans un système de batterie classique, est intrinsèquement inflammable, ce qui pose un risque d'explosion ou d'incendie. Pour résoudre ce problème, des batteries à électrolyte aqueux sont en cours de développement et constituent des solutions de remplacement prometteuses. Cependant, la réversibilité inférieure de l'anode de zinc dans les électrolytes aqueux, qui est causée par les dendrites de zinc et les réactions secondaires de surface, a empêché l'utilisation des batteries zinc-ion.

L'équipe de recherche de POSTECH a développé une anode de zinc recouverte d'une couche protectrice multifonctionnelle en utilisant un copolymère à blocs. Cette nouvelle couche de polymère est élastique et étirable, et supporte l'expansion du volume pendant la charge et la décharge de la batterie.

La couche protectrice de polymère induit une distribution homogène des ions et supprime la croissance dendritique, contribuant ainsi à la longévité de l'anode de zinc. La couche mince améliore également la stabilité de l'électrode en supprimant les réactions chimiques/électrochimiques inutiles dans l'électrolyte sur la surface de l'électrode.

En outre, les chercheurs ont révélé le mouvement des ions de zinc dans la couche de revêtement en utilisant l'analyse par spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS). L'imagerie des mouvements des ions zinc, qui n'a pas été réussie dans les études précédentes, promet de nouvelles recherches sur les propriétés de surface des anodes de batterie.

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