Les batteries de véhicules électriques pourraient bénéficier d'un coup de pouce important grâce à un nouveau revêtement polymère
Des scientifiques améliorent les performances des batteries lithium-ion au niveau atomique
Des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ont mis au point un revêtement polymère conducteur - appelé HOS-PFM - qui pourrait permettre de fabriquer des batteries lithium-ion plus durables et plus puissantes pour les véhicules électriques.
Les chercheurs du Berkeley Lab ont démontré que le revêtement HOS-PFM empêche de manière significative les électrodes à base d'aluminium de se dégrader pendant le cycle de la batterie, tout en offrant une capacité de batterie élevée sur 300 cycles. De gauche à droite : Images au microscope électronique à balayage de l'aluminium sur un dispositif bicouche en cuivre avant le cyclage de la batterie (figure A) et après (figure B). La figure C montre un dispositif tri-couche en cuivre avec un revêtement HOS-PFM après un cycle de batterie.
Gao Liu/Berkeley Lab
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"Cette avancée ouvre la voie à une nouvelle approche du développement de batteries pour véhicules électriques plus abordables et plus faciles à fabriquer", a déclaré Gao Liu, scientifique principal dans le domaine des technologies de l'énergie du Berkeley Lab.
Le revêtement HOS-PFM conduit à la fois les électrons et les ions. Cela garantit la stabilité de la batterie et des taux de charge/décharge élevés, tout en améliorant la durée de vie de la batterie. Le revêtement est également prometteur en tant qu'adhésif de batterie qui pourrait prolonger la durée de vie d'une batterie lithium-ion d'une moyenne de 10 ans à environ 15 ans, a ajouté M. Liu.
Pour démontrer les propriétés conductrices et adhésives supérieures du HOS-PFM, Liu et son équipe ont recouvert des électrodes en aluminium et en silicium de HOS-PFM et ont testé leurs performances dans une configuration de batterie lithium-ion.
Le silicium et l'aluminium sont des matériaux d'électrode prometteurs pour les batteries lithium-ion en raison de leur capacité de stockage d'énergie potentiellement élevée et de leur légèreté. Mais ces matériaux bon marché et abondants s'usent rapidement après de multiples cycles de charge/décharge.
Au cours d'expériences menées à l'Advanced Light Source et à la Molecular Foundry, les chercheurs ont démontré que le revêtement HOS-PFM empêche considérablement les électrodes à base de silicium et d'aluminium de se dégrader pendant le cycle de la batterie, tout en offrant une capacité de batterie élevée sur 300 cycles, un taux de performance comparable à celui des électrodes de pointe actuelles.
Ces résultats sont impressionnants, a déclaré M. Liu, car les cellules lithium-ion à base de silicium ne durent généralement qu'un nombre limité de cycles de charge/décharge et de durée de vie. Les chercheurs ont récemment décrit ces résultats dans la revue Nature Energy.
Le revêtement HOS-PFM pourrait permettre l'utilisation d'électrodes contenant jusqu'à 80 % de silicium. Une telle teneur en silicium pourrait augmenter la densité énergétique des batteries lithium-ion d'au moins 30 %, a déclaré M. Liu. Et comme le silicium est moins cher que le graphite, le matériau standard pour les électrodes aujourd'hui, des batteries moins chères pourraient considérablement augmenter la disponibilité des véhicules électriques d'entrée de gamme, a-t-il ajouté.
L'équipe prévoit ensuite de travailler avec des entreprises pour mettre à l'échelle le HOS-PFM en vue d'une fabrication de masse.
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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