Batterie d'anode au lithium efficace

10.08.2014

Des chercheurs de l'Université de Stanford aux États-Unis ont été en mesure de créer une batterie d'anode au lithium efficace et fiable, tout en résolvant des problèmes que personne n'a été en mesure de résoudre depuis des décennies. Le nouveau développement permettra à l'avenir de créer des batteries plus légères, plus compactes et plus puissantes pour les smartphones, les ordinateurs portables et les véhicules électriques.

Une conception de batterie typique comprend trois éléments principaux : l'anode (électrode positive), l'électrolyte et la cathode (électrode négative). Aujourd'hui, les batteries lithium-ion les plus utilisées, dans lesquelles le lithium-ion agit comme un porteur de charge. L'anode est généralement en graphite. Bien que le graphite soit le matériau d'anode le plus populaire, il est loin d'être le plus efficace, déclare Yi Cui, scientifique des matériaux à l'Université de Stanford et chef de projet. Le lithium est plus efficace.

"De tous les matériaux qui peuvent être utilisés pour produire des anodes, le lithium a le plus grand potentiel, explique le scientifique. Il a un poids léger et la densité d'énergie la plus élevée. Avec ce matériau, vous pouvez obtenir plus de puissance par unité de poids et de volume." . des batteries plus légères, plus petites et plus puissantes." Cui dit également que, selon ses hypothèses, une anode au lithium peut théoriquement augmenter la capacité d'une batterie de 3 à 4 fois.

Le problème réside dans le fait que, tout d'abord, le lithium entre rapidement en réaction chimique avec l'électrolyte, et, de plus, sa taille augmente fortement lorsque des ions lithium se déposent sur l'anode au lithium, ce qui provoque une dégradation de la batterie.

Selon le chef de projet, de nombreux scientifiques ont lutté pendant des décennies pour résoudre ces problèmes, que son équipe a finalement réussi à résoudre en appliquant un élément supplémentaire - une sorte d'enveloppe protectrice qui recouvre l'anode, et qui est une grille de dômes de carbone de 20 nm d'épaisseur. . Une telle grille empêche le lithium de réagir avec l'électrolyte et est suffisamment flexible pour s'étirer lorsque l'anode se dilate sans se casser.

Typiquement, une batterie peut être produite en série si son efficacité coulombienne (la quantité relative de lithium stockée à l'anode après un cycle de charge-décharge) atteint 99,9 % ou plus, sans descendre longtemps en dessous de cette valeur.

Jusqu'à présent, les batteries à anode au lithium, créées en laboratoire, présentaient un rendement coulombien d'environ 96 %. Et après seulement 100 cycles de charge-décharge, il est tombé en dessous de 50 %. Les scientifiques de l'Université de Stanford ont réussi à atteindre une valeur de 99%, qui est restée ainsi même après 150 cycles.

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