Les batteries de la prochaine génération pourraient être organiques et sans cobalt pour une énergie durable

22.01.2024

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Dans le cadre du passage à des sources d'énergie plus "vertes", la demande de batteries lithium-ion rechargeables est en forte hausse. Toutefois, leurs cathodes contiennent généralement du cobalt, un métal dont l'extraction a un coût environnemental et sociétal élevé. Aujourd'hui, des chercheurs de la revue ACS Central Science ont évalué un matériau de cathode à base de carbone, abondant sur terre, qui pourrait remplacer le cobalt et d'autres métaux rares et toxiques sans sacrifier les performances des batteries au lithium-ion.

Aujourd'hui, les batteries lithium-ion alimentent tout, des téléphones aux ordinateurs portables en passant par les véhicules électriques. L'un des facteurs limitant le passage à l'échelle mondiale à une énergie produite par des sources renouvelables - en particulier pour la transition des voitures à essence vers les véhicules électriques - est la rareté et la difficulté d'extraction des métaux, tels que le cobalt, le nickel et le magnésium, utilisés dans la fabrication des cathodes des batteries rechargeables. Des chercheurs ont déjà mis au point des cathodes à partir de matériaux contenant du carbone, plus abondants et moins coûteux, notamment des composés organosulfurés et carbonylés, mais ces prototypes n'ont pas pu atteindre le rendement énergétique et la stabilité des batteries lithium-ion traditionnelles.

Mircea Dincă et ses collègues ont donc voulu voir si d'autres matériaux cathodiques à base de carbone pouvaient donner de meilleurs résultats. Ils ont peut-être trouvé un candidat valable en la bis-tétraaminobenzoquinone (TAQ). Les molécules de TAQ forment des structures solides en couches qui peuvent potentiellement rivaliser avec les performances des cathodes traditionnelles à base de cobalt.

S'appuyant sur leurs travaux antérieurs qui ont montré l'efficacité du TAQ en tant que matériau de supercondensateur, l'équipe de Dincă a testé le composé dans une cathode pour batteries lithium-ion. Pour améliorer la stabilité du cycle et accroître l'adhérence du TAQ au collecteur de courant en acier inoxydable de la cathode, ils ont ajouté des matériaux contenant de la cellulose et du caoutchouc à la cathode TAQ. Lors de la démonstration de faisabilité effectuée par les chercheurs, la nouvelle cathode composite a effectué plus de 2 000 cycles en toute sécurité, a fourni une densité énergétique supérieure à celle de la plupart des cathodes à base de cobalt et s'est chargée et déchargée en six minutes seulement. Les cathodes à base de TAQ doivent faire l'objet de tests supplémentaires avant d'apparaître sur le marché, mais les chercheurs sont optimistes et pensent qu'elles pourraient permettre de créer les batteries à haute énergie, à longue durée de vie et à charge rapide nécessaires pour accélérer la transition mondiale vers un avenir énergétique renouvelable exempt de cobalt et de nickel.

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.

Publication originale

Tianyang Chen, Harish Banda, Jiande Wang, Julius J. Oppenheim, Alessandro Franceschi, Mircea Dincǎ; "A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries"; ACS Central Science, 2024-1-18

https://www.chemeurope.com/fr/news/1182519/les-batteries-de-la-prochaine-generation-pourraient-etre-organiques-et-sans-cobalt-pour-une-energie-durable.html