Une percée dans le domaine des anodes ultra-minces en lithium-métal ouvre l'ère des batteries plus durables
La commercialisation des piles au lithium métal se rapproche
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yu Jong-sung du département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie du DGIST (président Kunwoo Lee) a mis au point une technologie qui améliore considérablement la stabilité des anodes métalliques ultra-minces d'une épaisseur de seulement 20μm. L'équipe a proposé une nouvelle méthode utilisant des additifs d'électrolyte pour résoudre les problèmes de durée de vie et de sécurité qui ont entravé la commercialisation des batteries au lithium métal.
Les anodes en lithium métal (3 860 mAh g-¹) ont une capacité plus de 10 fois supérieure à celle des anodes en graphite largement utilisées (372 mAh g-¹) et présentent un faible potentiel de réduction standard, ce qui en fait des candidats prometteurs pour les matériaux d'anode de la prochaine génération. Toutefois, au cours des cycles de charge-décharge, le lithium a tendance à se développer sous forme dendritique, ce qui provoque des courts-circuits et un emballement thermique, et pose des problèmes de durée de vie et de sécurité. En outre, en raison de l'expansion du volume, l'interphase de l'électrolyte solide (SEI) se dégrade et se reforme de manière répétée, ce qui entraîne un épuisement rapide de l'électrolyte.
L'utilisation de lithium métal ultra-mince d'une épaisseur inférieure à 50μm est essentielle, en particulier pour la commercialisation des batteries au lithium métal. Toutefois, ces problèmes s'aggravent au fur et à mesure que l'épaisseur diminue. Par conséquent, le monde universitaire et l'industrie se sont concentrés sur l'ingénierie SEI pour améliorer la stabilité des anodes en lithium métal, parmi lesquelles les stratégies de formation SEI utilisant des additifs d'électrolyte sont apparues comme une approche simple mais efficace.
Des études antérieures ont montré que le fluorure de lithium (LiF) contribue à l'amélioration de la stabilité des anodes métalliques au lithium (Li) en raison de sa grande résistance mécanique. Plus récemment, l'argent (Ag) a également été signalé comme favorisant un dépôt uniforme de lithium par le biais d'une réaction d'alliage avec le Li. Cependant, aucune recherche n'a encore exploré un additif unique capable de former simultanément de l'Ag et du LiF.
À cette fin, l'équipe du professeur Yu a introduit le trifluorométhanesulfonate d'argent (AgCF₃SO₃, ou AgTFMS) comme additif d'électrolyte pour remédier à la formation de dendrites et à la faible durée de vie du cycle. Grâce à diverses analyses de surface, l'équipe a confirmé que l'utilisation d'un électrolyte contenant de l'AgTFMS entraîne la formation simultanée d'Ag et de LiF à la surface du lithium métal. Sur cette base, ils ont réussi à améliorer la stabilité des anodes en lithium métal ultrafines (20μm) et ont vérifié expérimentalement que la formation de dendrites pouvait être efficacement supprimée et que la durée de vie de la batterie pouvait être prolongée de plus de sept fois par rapport au système conventionnel. Simultanément, l'équipe du professeur Kang Jun-hee de l'université nationale de Pusan a utilisé la chimie computationnelle pour analyser l'énergie d'interaction entre Li et Ag, élucidant ainsi le mécanisme sous-jacent de l'amélioration de la stabilité.
Le professeur Yu Jong-sung du DGIST a déclaré : "Cette étude s'est attachée à surmonter les limites du lithium métallique ultra-mince et à améliorer considérablement la stabilité des batteries au lithium métallique. En formant un SEI de haute performance par une approche simple, nous avons développé une technologie qui améliore à la fois la durée de vie et l'efficacité des batteries au lithium. Nous pensons que cette avancée accélérera la commercialisation des batteries au lithium métal en tant que systèmes de stockage d'énergie durable pour diverses applications, notamment les véhicules électriques, les drones et les navires."
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
Jong Hun Sung, Un Hwan Lee, Jiwon Lee, Bo Yu, Muhammad Irfansyah Maulana, Seung‐Tae Hong, Hyun Deog Yoo, Joonhee Kang, Jong‐Sung Yu; "Dynamic Cycling of Ultrathin Li Metal Anode via Electrode–Electrolyte Interphase Comprising Lithiophilic Ag and Abundant LiF under Carbonate‐Based Electrolyte"; Advanced Energy Materials, 2025-3-12
Autres actualités du département science
Actualités les plus lues
Plus actualités de nos autres portails
Derniers contenus consultés
Hamilton Sundstrand AIT - Pomona, Etats-Unis
AS Siemens - Tallinn, Estonie
IMTEX Controls Limited - Tonbridge, Grande-Bretagne
Diener Precision Pumps Ltd. - Embrach, Suisse
Magan S.A. - Buenos Aires, Argentine
GONOTEC GmbH - Berlin, Allemagne
