Les chercheurs ont développé une nouvelle manière d'améliorer l'efficacité de batterie d'ion de lithium

Les chercheurs ont développé une nouvelle manière d'améliorer l'efficacité de batterie d'ion de lithium. Par la croissance d'une couche en cristal cubique, les scientifiques ont créé une couche se reliante mince et dense entre les électrodes de la batterie.

Professeur Nobuyuki Zettsu du centre pour l'énergie et les sciences de l'environnement dans le département de la chimie de matériaux de l'université de Shinshu au Japon et au directeur du centre, professeur Katsuya Teshima, a mené la recherche.

Les auteurs ont édité en ligne leurs résultats en janvier cette année dans des rapports scientifiques.

« Dû à certaines caractéristiques intrinsèques des électrolytes liquides, telles que le bas nombre de transport de lithium, réaction complexe à interface solide/liquide, et instabilité thermique, il n'a pas été possible de réaliser simultanément la haute énergie et puissance dans des dispositifs électrochimiques actuels l'uns des, » a dit Nobuyuki Zettsu, comme écrivent d'abord sur le papier.

Les batteries d'ion de lithium sont rechargeables et actionnent de tels dispositifs comme des téléphones portables, des ordinateurs portables, des machines-outils, et même puissance de magasin pour la grille électrique. Ils sont particulièrement sensibles aux flux de la température, et ont été connus pour causer des incendies ou même des explosions. En réponse aux problèmes avec les électrolytes liquides, les scientifiques travaillent vers développer une meilleure batterie de tout-solide-état sans liquide.

« En dépit des avantages prévus des batteries de tout-solide-état, de leur caractéristique de puissance et des densités d'énergie doit être amélioré pour permettre leur application en des technologies telles que les véhicules électriques à longue portée, » Zettsu a dit. « Les capacités à bas taux et les densités de basse énergie des batteries de tout-solide-état sont partiellement dues à un manque de technologies hétérogènes solides-solides appropriées de formation d'interface qui montrent la conductivité iconique élevée comparable aux systèmes liquides d'électrolyte. »

Zettsu et son équipe ont élevé les cristaux solides d'électrolyte d'oxyde de type grenat dans LiOH fondu utilisé comme dissolvant (flux) sur un substrat qui a collé l'électrode dans un tout à semi-conducteur qu'ils se sont développés. Un composé en cristal spécifique connu pour se développer cubique a permis aux chercheurs de commander le secteur d'épaisseur et de connexion dans la couche, qui agit en tant que séparateur en céramique.

« Les observations de microscopie électronique ont indiqué que la surface est en masse couverte de cristaux polyèdres bien définis. Chaque cristal est relié à le voisin, » a écrit Zettsu.

Zettsu a également indiqué que la couche en cristal nouvellement développée pourrait être le séparateur en céramique idéal en empilant la couche d'électrolyte sur la couche d'électrode.

« Nous croyons que notre approche ayant la robustesse contre des réactions secondaires à l'interface pourrait probablement mener à la production des séparateurs en céramique idéaux avec une interface mince et dense, » avons écrit Zettsu, notant que la céramique utilisée dans cette expérience particulière était trop épaisse pour être employée dans des batteries solides. « Cependant, tant que la couche d'électrode peut être rendue aussi mince que 100 microns, la couche de empilement fonctionnera comme batterie solide. »

Cent microns est au sujet de la largeur des cheveux, et légèrement moins de deux fois de l'épaisseur d'une couche standard d'électrode dans des batteries lithium-ion contemporaines.

les « batteries de Tout-solide-état sont les candidats prometteurs pour des dispositifs de stockage de l'énergie, » Zettsu a dit, notant que plusieurs collaborations entre les chercheurs et les entreprises privées anonymes sont déjà en cours avec l'objectif ultime de montrer des échantillons de batterie de tout-solide-état aux 2020 Jeux Olympiques à Tokyo.

Zettsu et d'autres chercheurs prévoient de fabriquer des cellules de prototype pour utiliser-et de véhicule électrique pour les dispositifs portables d'ici 2022.

D'autres collaborateurs sur ce projet incluent des chercheurs de l'institut pour Materials Research à l'université de Tohoku, d'institut de recherche de frontière pour la science des matériaux à l'Institut de Technologie de Nagoya, et de l'institut national pour la science des matériaux

Source : Science Daily