Pendant une plus longue vie de batterie : Poussée des batteries d'ion de lithium au prochain niveau des performances

Densité de haute énergie, vie de cycle prolongée et aucun effet de mémoire : Les batteries d'ion de lithium sont les dispositifs les plus répandus de stockage de l'énergie pour des périphériques mobiles aussi bien que des porteurs d'espoir pour l'électro mobilité. Les chercheurs recherchent de nouveaux types de matériel actif d'électrode afin de pousser les batteries au prochain niveau de la haute performance et de la longévité, et leur faire meilleur utilisable pour de grands dispositifs. « Les matériaux de batterie d'ion de lithium de Nanostructured pourraient fournir une bonne solution, » dit Freddy Kleitz du département de la chimie inorganique -- Matériaux fonctionnels de l'université de Vienne, qu'ainsi que Claudio Gerbaldi, le chef du groupe pour les matériaux appliqués et de l'électrochimie aux Di Torino, Italie de Politecnico, est l'auteur principal de l'étude.

Le nanocomposite 2D/3D basé sur un oxyde de métal et un graphene mélangés, développés par les deux scientifiques et leurs équipes, augmente sérieusement les performances électrochimiques des batteries d'ion de lithium. « Dans nos essais, nouveau la capacité spécifique sensiblement améliorée fournie d'électrode par matériel avec la stabilité sans précédent de recyclage réversible plus de charge 3 000 et décharge réversibles fait un cycle même aux régimes très à forte intensité jusqu'à 1 280 milliampères, » dit le chef de service Freddy Kleitz. Les batteries d'ion de lithium d'aujourd'hui perdent leurs performances après environ 1 000 cycles de remplissage.

Nouvelle recette

Les anodes conventionnelles existent souvent du matériel de carbone tel que le graphite. Les « oxydes métalliques ont une meilleure capacité de batterie que le graphite, mais ils sont tout à fait instables et moins conducteur, » explique Kleitz. Les chercheurs ont trouvé une manière de faire la meilleure utilisation des caractéristiques positives des deux composés. Ils ont développé une nouvelle famille des matériaux actifs d'électrode, basée sur un oxyde de métal mélangé et le graphene fortement conducteur et stabilisant, montrant des caractéristiques supérieures comparées à ceux de la plupart des nanostructures et composés d'oxyde de métal de transition.

Dans un premier temps, basé sur nouvellement conçu faisant cuire la procédure, les chercheurs pouvaient mélanger le cuivre et le nickel homogène et sous la façon commandée pour réaliser le métal mélangé. Basé sur nanocasting -- une méthode pour produire les matériaux mesoporous -- ils ont créé les particules mélangées nanoporous structurées d'oxyde de métal, qu'en raison de leur réseau étendu des pores ayez un secteur actif très élevé de réaction pour l'échange avec l'ion de lithium de l'électrolyte de batterie. Les scientifiques ont alors appliqué une procédure de séchage par atomisation pour envelopper les particules mélangées d'oxyde de métal étroitement avec des couches minces de graphene.

Conception simple et efficace

L'utilisation des batteries d'ion de lithium pour l'e-mobilité est considérée problématique d'un point de vue environnemental, par exemple en raison de leur production matériel-intensive crue. Les petites batteries qui peuvent stocker autant énergie que possible, dernière aussi longtemps que possible et ne sont pas trop à coût élevé pour fabriquer pourraient avancer leur utilisation dans des dispositifs à grande échelle. « A comparé aux approches existantes, notre stratégie innovatrice d'ingénierie pour la nouvelle haut-exécution et le matériel durable d'anode est simple et efficace. C'est un processus à base d'eau et donc favorable à l'environnement et prêt à être appliqué au niveau industriel, » les auteurs d'étude concluent

de : Science News