Les cathodes MXène V₂CTx amorphes permettent de réaliser des batteries zinc-ion aqueuses de haute performance
"Cette approche pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la conception de matériaux pour batteries à haut débit et à longue durée de vie
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Des scientifiques chinois ont créé un matériau cathodique très performant pour les batteries zinc-ion en convertissant soigneusement un matériau MXene en couches en une forme amorphe. Le nouveau matériau, appelé V2CTx amorphe (a-V2CTx), présente des améliorations remarquables en termes de capacité de batterie, de vitesse de charge et de durabilité.
"Les batteries zinc-ion constituent une alternative sûre et peu coûteuse aux batteries lithium-ion, mais leurs performances sont limitées par la lenteur du mouvement des ions et la faible stabilité des matériaux cathodiques traditionnels", explique l'auteur principal, Guangcai Zhao. "Nous avons découvert qu'en chauffant le matériau MXene dans des conditions contrôlées, il était possible de transformer sa structure cristalline ordonnée en une structure amorphe désordonnée tout en conservant sa structure conductrice intacte".
Ce changement structurel crée plus de sites actifs pour la fixation des ions zinc, accélère le mouvement des ions et augmente l'état d'oxydation du vanadium, ce qui permet un stockage plus efficace de l'énergie. "En conséquence, la cathode a-V2CTx atteint une capacité réversible élevée de 543 mAh g-¹ à 1 A g-¹ et maintient 494 mAh g-¹ même à un courant très élevé de 30 A g-¹. Il présente également une excellente stabilité, conservant 286 mAh g-¹ après 3 000 cycles", ajoute M. Zhao.
"Notre stratégie d'amorphisation s'attaque efficacement aux principales limitations des cathodes à base de vanadium - diffusion ionique lente et faible conductivité - sans sacrifier l'intégrité structurelle", déclare l'auteur correspondant Ting He. "Cette approche pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la conception de matériaux de batteries à haut débit et à longue durée de vie".
L'équipe a également démontré le potentiel pratique du matériau en assemblant une cellule de poche capable d'alimenter un petit ventilateur, soulignant ainsi son aptitude à des applications réelles.
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