Le revêtement ouvre la voie à des batteries plus durables et plus efficaces
Des chercheurs finlandais utilisent un matériau à base de carbone pour protéger l’électrolyte et prolonger la durée de vie de l’appareil.
Les chercheurs ont mis au point un moyen de prolonger la durée de vie des batteries en imitant un processus naturel qui se produit déjà dans les dispositifs de stockage d’énergie.
Ce qu’on appelle une couche d’interphase à électrolyte solide (SEI) se forme naturellement lorsqu’une batterie se décharge et se recharge. À partir de cet exemple, des scientifiques de l’université Aalto en Finlande ont développé un revêtement à base de dioxyde de carbone pour les électrodes qui, selon eux, permet de recharger et d’utiliser la batterie plus longtemps.
Le revêtement ouvre également la porte à l’utilisation de nouveaux matériaux plus efficaces pour les électrodes de batterie, comme le lithium métallique.
La structure SEI dans une batterie ressemble à une mosaïque constituée de pièces organiques et inorganiques assemblées à partir de plusieurs blocs. Lorsqu’il est appliqué à une électrode de batterie, il préserve le matériau d’électrode réel.
Un problème avec un SEI typique qui se forme naturellement est qu’il épuise la capacité de la batterie. La plupart des batteries commerciales utilisent des électrolytes à base de carbonate, ce qui peut temporairement conduire à la formation de carbonates d’alkyle de lithium en tant que principal composant organique SEI.
Le carbone change tout
Pour créer un revêtement qui pourrait prolonger la durée de vie de la batterie, l’équipe d’Aalto a utilisé pour la première fois le dépôt de couche moléculaire pour développer un revêtement utilisant du dioxyde de carbone. Auparavant, seuls des matériaux inorganiques ne contenant pas de carbone étaient utilisés dans ce procédé.
« Nous allons fabriquer un revêtement qui imite une couche SEI complètement naturelle et qui, nous l’espérons, protégera le matériau de l’électrode lui-même », a déclaré Juho Heiska, doctorant et chercheur sur le projet, dans un communiqué de presse.
En effet, le SEI produit artificiellement est plus efficace pour obtenir ce résultat, car il bénéficie d’une qualité supérieure à celle d’une couche développée naturellement.
Les chercheurs espèrent que le SEI artificiel permettra également l’utilisation d’un type différent de lithium dans de nouvelles conceptions de batteries.
« Ce serait un jackpot si les batteries pouvaient utiliser du lithium métallique », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Si le lithium métal propre pouvait être utilisé en toute sécurité, cela augmenterait considérablement la capacité des batteries. Avec l’aide d’un SEI artificiel, cela pourrait être possible.
Jusqu’à présent, le lithium métallique était difficile à utiliser dans les batteries car il peut enflammer la batterie s’il entre en contact avec de l’eau ou de l’air.
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Avancées à l’échelle nanométrique.
L’équipe prévoit de poursuivre ses travaux pour tester combien de temps le revêtement artificiel qu’elle a développé peut protéger la batterie, ainsi que d’apporter d’autres améliorations.
