Plié ou coupé, cette batterie lithium-soufre permet d’alimenter les appareils
par Clarence Oxford
Los Angeles Californie (SPX) 19 septembre 2024
La plupart des batteries rechargeables qui alimentent les appareils portables, tels que les jouets, les aspirateurs à principal et les vélos électriques, utilisent la technologie lithium-ion. Mais ces batteries peuvent avoir une durée de vie courte et prendre feu lorsqu’elles sont endommagées. Pour résoudre les problèmes de stabilité et de sécurité, les chercheurs publiés dans « ACS Power Letters » ont conçu une batterie au lithium-soufre (Li-S) dotée d’une cathode de sulfure de fer améliorée. Un prototype reste très secure sur 300 cycles de charge-décharge, et un autre fournit de l’énergie même après avoir été plié ou coupé.
Le soufre a été suggéré comme matériau pour les batteries lithium-ion en raison de son faible coût et de son potentiel à contenir plus d’énergie que les oxydes lithium-métal et d’autres matériaux utilisés dans les variations traditionnelles à base d’ions. Pour rendre les batteries Li-S stables à haute température, les chercheurs ont déjà proposé d’utiliser un électrolyte à base de carbonate pour séparer les deux électrodes (une cathode en sulfure de fer et une anode contenant du lithium métallique). Cependant, à mesure que le sulfure de la cathode se dissout dans l’électrolyte, il forme un précipité impénétrable, entraînant une perte rapide de capacité de la cellule. Liping Wang et ses collègues se sont demandés s’ils pouvaient ajouter une couche entre la cathode et l’électrolyte pour réduire cette corrosion sans réduire la fonctionnalité et la rechargeabilité.
L’équipe a recouvert les cathodes de sulfure de fer de différents polymères et a découvert lors des premiers checks de performances électrochimiques que l’acide polyacrylique (PAA) fonctionnait le mieux, 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 de PAA dans un prototype de batterie, qui comprenait également un électrolyte à base de carbonate, une feuille de lithium métallique comme supply d’ions et une anode à base de graphite. Ils ont produit puis testé des prototypes de piles de poche et de piles boutons.
Après plus de 100 cycles de charge-décharge, Wang et ses collègues n’ont observé aucune diminution substantielle de la capacité de la cellule de poche. Des expériences supplémentaires ont montré que la cellule de la poche fonctionnait toujours après avoir été pliée et coupée en deux. La pile bouton a conservé 72 % de sa capacité après 300 cycles de charge-décharge. Ils ont ensuite appliqué le revêtement polymère sur des cathodes fabriquées à partir d’autres métaux, créant ainsi des batteries au lithium-molybdène et au lithium-vanadium. Ces cellules avaient également une capacité secure sur 300 cycles de charge-décharge. Dans l’ensemble, les résultats indiquent que les cathodes revêtues pourraient produire non seulement des batteries Li-S plus sûres avec une longue durée de vie, mais également des batteries efficaces contenant d’autres sulfures métalliques, selon l’équipe de Wang.
Rapport de recherche :Liants de kind chélatant pour des batteries au lithium à base de sulfure de métal de transition à cycle secure et à haute sécurité
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