La recherche ouvre la voie à des batteries plus stables et plus durables
Les nouveaux matériaux pour la conception de l’anode des batteries lithium-ion se dégradent moins dans le temps.
Quiconque possède un smartphone sait qu’avec le temps, la batterie de l’appareil commence à perdre sa capacité à stocker de l’énergie. Cela est dû à la dégradation des matériaux et des éléments à l’intérieur de la batterie qui peut raccourcir sa durée de vie.
Un chercheur au L’Université de Floride centrale vise à résoudre ce problème en se concentrant sur la fourniture d’une plus grande stabilité structurelle pour un matériau de nouvelle génération destiné à être utilisé comme anode, l’une des deux électrodes trouvées dans les batteries lithium-ion.
Yang Yang, professeur adjoint au NanoScience Technology Center de l’UCF, a développé un revêtement en couche mince composé de cuivre et d’étain, qui peut aider à empêcher une anode en étain métallique de se dégrader avec le temps. L’anode est l’électrode qui génère des électrons qui se déplacent vers la cathode pour créer un courant électrique et de l’énergie pour l’appareil.
Le revêtement de Yang est une alternative au revêtement généralement utilisé pour protéger l’anode dans une batterie lithium-ion, un revêtement qui montre le potentiel d’une meilleure protection.
« Nos travaux ont montré que le taux de dégradation de l’anode peut être réduit de plus de 1 000 pour cent en utilisant un film cuivre-étain par rapport à un film d’étain qui est souvent utilisé », a déclaré Yang dans un communiqué de presse.
Miser sur l’expérience
Yang travaille depuis un certain temps avec la technologie des batteries pour améliorer les caractéristiques spécifiques des dispositifs de stockage d’énergie. Ses travaux antérieurs ont porté sur les rendre plus sûrs aussi bien que capable de résister à des températures extrêmes.
Les dernières recherches s’appuient sur cette expérience et se concentrent sur l’anode, qui a été problématique dans les conceptions lithium-ion car sa dégradation est souvent ce qui conduit à des scénarios dangereux tels que des explosions de batterie ou des incendies.
Ces problèmes avec les batteries proviennent généralement de l’utilisation de graphite pour constituer l’anode de la batterie. L’équipe de Yang a travaillé avec une anode en étain métallique pour tester sa viabilité en tant qu’alternative aux batteries lithium-ion de nouvelle génération.
Étain métallique a une capacité théorique et une conductivité électrique élevées, ce qui signifie qu’il pourrait aider à améliorer la durée de vie des futures conceptions de batteries s’il peut être optimisé pour l’utilisation d’anodes, ont déclaré les chercheurs.
Un problème avec l’étain métallique, cependant, est qu’il a tendance à se dégrader encore plus rapidement que le graphite grâce à « de grands changements de volume pendant la lithiation/délithiation, ce qui entraîne une diminution rapide de la capacité », a écrit Yang dans un résumé pour un article publié sur leur travail dans la revue Matériaux avancés.
Lors de tests, l’équipe de Yang a démontré que le revêtement en alliage cuivre-étain stabilisait l’anode métallique en étain, ce qui montre des résultats prometteurs pour son utilisation dans la conception de batteries de nouvelle génération. La technologie peut également évoluer pour être utilisée dans la plus petite batterie de smartphone pour accueillir des batteries plus grosses qui alimentent les véhicules électriques.
