La structure interne en 3D des piles rechargeables révélée pour la première fois
Des chercheurs de l'université de Lancaster ont mis au point une technique permettant d'observer pour la première fois la structure interne en 3D des piles rechargeables.
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La recherche, publiée dans Nature Communications, est dirigée par le professeur Oleg Kolosov du département de physique de Lancaster, en collaboration avec l'University College London et le consortium NEXGENNA Faraday Institution.
L'équipe a utilisé une nouvelle technique de microscopie nano-rhéologique 3D (3DNRM) pour visualiser la nanostructure 3D à l'intérieur des batteries rechargeables, de la double couche électrique à l'échelle moléculaire à la couche électrochimique de surface d'épaisseur nanométrique sur la surface de l'anode en graphite dans une batterie lithium-ion.
Pour la première fois, il a été possible d'observer directement la progression de l'ensemble de la structure tridimensionnelle de l'interface électrique solide (SEI), une couche de passivation à l'échelle nanométrique formée sur l'interface électrode-électrolyte de la batterie, qui prédétermine les principales propriétés de la batterie.
Les auteurs ont pu mettre en évidence les principaux facteurs prédictifs de la formation de la couche SEI dans une interaction complexe entre les structures de double couche électrique de dimension moléculaire, les propriétés de surface des couches de carbone et l'interaction solvant-ions Li dans l'électrolyte.
La nanoarchitecture des interfaces solide-liquide est essentielle pour les batteries de haute performance, mais il a été difficile de caractériser les interfaces de réaction dans les batteries en raison de leur inaccessibilité inhérente.
Le Dr Yue Chen, de l'université de Lancaster, qui est l'auteur principal de l'étude, a déclaré : "Jusqu'à présent, la compréhension du mécanisme de formation des SEI reste le domaine le plus difficile et le moins exploré en raison de l'absence d'une technique de caractérisation interfaciale capable d'une résolution à l'échelle nanométrique et d'un fonctionnement dans l'environnement de travail des batteries."
La dynamique des réactions interfaciales définit le flux et la conversion d'énergie et régit le transfert d'espèces chimiques dans d'importants processus physiques, chimiques et biologiques, depuis les réactions catalytiques, le stockage et la libération d'énergie dans les batteries, jusqu'aux interactions antigène-anticorps et à la transmission d'informations à travers les cellules neuronales.
Cela ouvre un large éventail de domaines pour la nouvelle technique, du stockage de l'énergie et du génie chimique aux applications biomédicales.
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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