Une technologie de batterie révolutionnaire pour multiplier par 10 ou plus l'autonomie des véhicules électriques
Un changement de donne pour les voitures électriques
Le marché des véhicules électriques connaît une croissance explosive, avec des ventes mondiales dépassant les 1 000 milliards de dollars (environ 1 283 milliards de KRW) en 2022 et des ventes nationales dépassant les 108 000 unités. Inévitablement, la demande de batteries de grande capacité capables d'augmenter l'autonomie des véhicules électriques s'accroît. Récemment, une équipe conjointe de chercheurs de POSTECH et de l'université de Sogang a mis au point un liant polymère fonctionnel pour un matériau d'anode stable et de grande capacité qui pourrait multiplier au moins par 10 l'autonomie actuelle des véhicules électriques.
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Une équipe de recherche dirigée par les professeurs Soojin Park (département de chimie) et Youn Soo Kim (département de science et d'ingénierie des matériaux) de POSTECH et le professeur Jaegeon Ryu (département d'ingénierie chimique et biomoléculaire) de l'université de Sogang a mis au point un liant polymère chargé pour un matériau d'anode à haute capacité à la fois stable et fiable, offrant une capacité 10 fois supérieure à celle des anodes conventionnelles en graphite. Cette percée a été réalisée en remplaçant le graphite par une anode en Si combinée à des polymères chargés en couches, tout en maintenant la stabilité et la fiabilité. Les résultats de la recherche ont été publiés en tant qu'article de couverture dans Advanced Functional Materials.
Les matériaux d'anode à haute capacité tels que le silicium sont essentiels pour créer des batteries lithium-ion à haute densité énergétique ; ils peuvent offrir une capacité au moins 10 fois supérieure à celle du graphite ou d'autres matériaux d'anode actuellement disponibles. Le problème est que l'expansion du volume des matériaux d'anode à haute capacité lors de la réaction avec le lithium menace les performances et la stabilité de la batterie. Pour atténuer ce problème, les chercheurs ont étudié les liants polymères qui peuvent contrôler efficacement l'expansion volumétrique.
Toutefois, les recherches menées jusqu'à présent se sont concentrées uniquement sur la réticulation chimique et la liaison hydrogène. La réticulation chimique implique une liaison covalente entre les molécules de liant, ce qui les rend solides, mais présente un défaut fatal : une fois rompues, les liaisons ne peuvent pas être rétablies. D'autre part, la liaison hydrogène est une liaison secondaire réversible entre molécules basée sur des différences d'électronégativité, mais sa force (10-65 kJ/mol) est relativement faible.
Le nouveau polymère développé par l'équipe de recherche utilise non seulement la liaison hydrogène mais aussi les forces coulombiennes (attraction entre charges positives et négatives). Ces forces ont une force de 250 kJ/mol, bien supérieure à celle de la liaison hydrogène, mais elles sont réversibles, ce qui permet de contrôler facilement l'expansion volumétrique. La surface des matériaux d'anode à haute capacité est principalement chargée négativement, et les polymères chargés en couches sont disposés alternativement avec des charges positives et négatives pour se lier efficacement à l'anode. En outre, l'équipe a introduit du polyéthylène glycol pour réguler les propriétés physiques et faciliter la diffusion de l'ion Li-, ce qui permet d'obtenir une électrode épaisse à haute capacité et une densité énergétique maximale dans les batteries Li-ion.
Le professeur Soojin Park explique : "Cette recherche pourrait permettre d'augmenter considérablement la densité énergétique des batteries lithium-ion grâce à l'incorporation de matériaux d'anode à haute capacité, ce qui permettrait d'accroître l'autonomie des véhicules électriques. Les matériaux d'anode à base de silicium pourraient potentiellement multiplier au moins par dix l'autonomie de conduite".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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