Pliée ou coupée, cette batterie au lithium-soufre continue à fonctionner
La plupart des batteries rechargeables qui alimentent les appareils portables, tels que les jouets, les aspirateurs à main et les vélos électriques, utilisent la technologie lithium-ion. Mais ces batteries peuvent avoir une durée de vie courte et s'enflammer lorsqu'elles sont endommagées. Pour résoudre les problèmes de stabilité et de sécurité, les chercheurs dont les travaux sont publiés dans ACS Energy Letters ont conçu une batterie lithium-soufre (Li-S) dotée d'une cathode améliorée en sulfure de fer. Un prototype reste très stable après 300 cycles de charge-décharge, et un autre fournit de l'énergie même après avoir été plié ou coupé.
Cette pile au sulfure de fer-lithium peut être pliée (image du haut) ou coupée (image du bas) et continuer à fournir de l'énergie.
Adapted from ACS Energy Letters 2024, DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01907
Le soufre a été proposé comme matériau pour les batteries lithium-ion en raison de son faible coût et de sa capacité à contenir plus d'énergie que les oxydes métalliques de lithium et d'autres matériaux utilisés dans les versions traditionnelles à base d'ions. Pour rendre les batteries Li-S stables à haute température, les chercheurs ont précédemment proposé d'utiliser un électrolyte à base de carbonate pour séparer les deux électrodes (une cathode de sulfure de fer et une anode contenant du lithium métal). Cependant, lorsque le sulfure de la cathode se dissout dans l'électrolyte, il forme un précipité impénétrable, ce qui entraîne une perte rapide de capacité de la cellule. Liping Wang et ses collègues se sont demandé s'ils pouvaient ajouter une couche entre la cathode et l'électrolyte pour réduire cette corrosion sans diminuer la fonctionnalité et la rechargeabilité.
L'équipe a recouvert les cathodes de sulfure de fer de différents polymères et a constaté, lors de tests de performance électrochimique initiaux, que l'acide polyacrylique (PAA) était le plus performant, conservant la capacité de décharge de l'électrode après 300 cycles de charge-décharge. Ensuite, les chercheurs ont incorporé une cathode de sulfure de fer recouverte d'APA dans un prototype de batterie, qui comprenait également un électrolyte à base de carbonate, une feuille de lithium métal comme source d'ions et une anode à base de graphite. Ils ont produit et testé des prototypes de piles à poche et de piles à pièces.
Après plus de 100 cycles de charge-décharge, Wang et ses collègues n'ont pas observé de diminution substantielle de la capacité de la pile à poche. Des expériences supplémentaires ont montré que la pile à poche fonctionnait encore après avoir été pliée et coupée en deux. La pile à pièces a conservé 72 % de sa capacité après 300 cycles de charge-décharge. Les chercheurs ont ensuite appliqué le revêtement polymère à des cathodes fabriquées à partir d'autres métaux, créant ainsi des piles au lithium-molybdène et au lithium-vanadium. Ces cellules avaient également une capacité stable après 300 cycles de charge-décharge. Dans l'ensemble, les résultats indiquent que les cathodes enduites pourraient produire non seulement des batteries Li-S plus sûres et de longue durée, mais aussi des batteries efficaces avec d'autres sulfures métalliques, selon l'équipe de Wang.
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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