Celui qui maîtrisera les électrolytes ouvrira la voie aux véhicules électriques
Percée dans le développement d'une batterie à base d'électrolyte gélifié
Le professeur Soojin Park, Seoha Nam, candidate au doctorat, et le Dr Hye Bin Son du département de chimie de l'université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) ont réalisé une percée en créant une batterie à base d'électrolyte gélifié à la fois stable et commercialement viable. Leurs recherches ont été récemment publiées dans la revue internationale Small.
Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans l'électronique portable et le stockage de l'énergie, notamment dans les véhicules électriques. Toutefois, les électrolytes liquides utilisés dans ces batteries présentent un risque important d'incendie et d'explosion, ce qui incite à poursuivre les efforts de recherche pour trouver des solutions de remplacement plus sûres. L'une d'entre elles est la batterie semi-solide, qui se situe à mi-chemin entre les batteries lithium-ion traditionnelles à électrolytes liquides et les batteries à l'état solide. Grâce à l'utilisation d'un électrolyte gélifié, ces batteries offrent une stabilité et une densité énergétique accrues, ainsi qu'une durée de vie relativement plus longue.
La création d'électrolytes gélifiés implique généralement un traitement thermique prolongé à des températures élevées, qui peut dégrader l'électrolyte, entraînant une diminution des performances de la batterie et une augmentation des coûts de production. En outre, la résistance de l'interface entre l'électrolyte semi-solide et l'électrode pose un problème dans le processus de fabrication. Les études précédentes ont rencontré des limites dans l'application directe de leurs résultats aux lignes de production des batteries commerciales actuelles, en raison de méthodes de fabrication complexes et de problèmes liés aux applications à grande échelle.
L'équipe du professeur Soojin Park a relevé ces défis en utilisant un additif réticulable bifonctionnel (CIA), l'hexaacrylate de dipentaérythritol (DPH), combiné à la technologie du faisceau d'électrons (e-beam). Le processus conventionnel de fabrication des batteries de type poche comprend la préparation des électrodes, l'injection et l'assemblage de l'électrolyte, l'activation et les étapes de dégazage. Toutefois, les chercheurs ont amélioré la double fonctionnalité du DPH en introduisant simplement une étape supplémentaire d'irradiation par faisceau d'électrons après le processus de dégazage. La CIA a agi à la fois comme un additif pour faciliter une interface stable entre les surfaces de l'anode et de la cathode pendant l'activation et comme un réticulant pour former une structure polymère pendant le processus d'irradiation par faisceau d'électrons.
La batterie à poche de l'équipe, qui utilise un électrolyte gélifié, a considérablement réduit la production de gaz due aux réactions secondaires de la batterie au cours des processus de charge et de décharge initiaux, avec une diminution de 2,5 fois par rapport aux batteries conventionnelles. En outre, elle a permis de minimiser efficacement la résistance interfaciale grâce à la forte compatibilité entre les électrodes et l'électrolyte gélifié.
Les chercheurs ont ensuite mis au point une batterie de grande capacité de 1,2 Ah (ampère-heure) et ont testé ses performances à 55 degrés Celsius, un environnement qui accélère la décomposition de l'électrolyte. Dans ces conditions, les batteries utilisant des électrolytes conventionnels ont connu une production importante de gaz, entraînant une réduction rapide de la capacité avec un gonflement de la batterie après 50 cycles. En revanche, la batterie de l'équipe n'a pas produit de gaz et a conservé une capacité de 1 Ah même après 200 cycles, ce qui démontre sa sécurité et sa durabilité accrues.
Cette recherche est particulièrement importante car elle permet de produire rapidement en masse des batteries à base d'électrolyte gélifié dans les lignes de production de batteries à poche existantes, tant sur le plan de la sécurité que sur celui de la viabilité commerciale.
Le professeur Soojin Park de POSTECH a déclaré : "Ce résultat en matière de stabilité et de viabilité commerciale est en passe de constituer une percée dans l'industrie des véhicules électriques". Il a ajouté : "Nous espérons que cette avancée profitera non seulement aux véhicules électriques, mais aussi à un large éventail d'autres applications reposant sur les batteries lithium-ion."
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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