Une nouvelle conception de batterie lithium-ion pourrait alimenter des véhicules électriques et des appareils portables d'une plus grande longévité
L'université du Surrey met au point une anode de batterie dont la capacité en silicium est presque maximale
Annonces
Des chercheurs de l'Advanced Technology Institute (ATI) de l'université du Surrey ont mis au point une nouvelle conception de batterie qui pourrait prolonger considérablement l'autonomie des véhicules électriques et la durée de vie des appareils électroniques portables.
Dans une étude publiée dans ACS Applied Energy Materials, les chercheurs présentent une nouvelle anode de batterie lithium-ion qui offre des capacités de stockage d'énergie parmi les plus élevées rapportées pour les systèmes silicium-nanotube de carbone, tout en maintenant la stabilité sur des centaines de cycles de charge.
Les batteries lithium-ion alimentent une grande partie de la technologie moderne, des smartphones aux véhicules électriques en passant par les vêtements. Le graphite, le matériau d'anode le plus couramment utilisé, est stable mais limité dans la quantité d'énergie qu'il peut stocker. Le silicium, quant à lui, offre une capacité bien supérieure, mais il se dilate pendant la charge, ce qui entraîne des fissures et une dégradation au fil du temps.
Pour remédier à ce problème, l'équipe de recherche a mis au point une nouvelle structure "Vertically Integrated Silicon-Carbon Nanotube" (VISiCNT). Cette structure fait pousser des forêts denses de nanotubes de carbone directement sur une feuille de cuivre et les recouvre d'une fine couche de silicium, créant ainsi un échafaudage souple et conducteur capable d'absorber les dilatations tout en conservant ses performances.
L'anode qui en résulte peut stocker une très grande quantité d'énergie pour son poids. Lors d'essais en laboratoire, elle a stocké plus de 3 500 milliampères-heure par gramme, ce qui est proche du maximum possible pour le silicium et bien plus élevé que le graphite (370 mAh/g) utilisé dans les batteries d'aujourd'hui. Elle a également démontré une stabilité et des performances améliorées au cours de cycles de charge répétés.
Le Dr Muhammad Ahmad, chercheur à l'ATI de l'université du Surrey et auteur principal de l'étude, a déclaré : "L'innovation dans le domaine des batteries est de plus en plus recherchée, car de nombreuses technologies actuelles sont limitées par la quantité d'énergie que les batteries peuvent stocker. Notre conception VISiCNT offre un moyen pratique d'exploiter l'énorme capacité de stockage du silicium sans sacrifier la durée de vie.
"Il s'agit d'une avancée très attendue, qui offre une capacité très élevée, une charge rapide et une durabilité à long terme, tout en nous rapprochant des batteries qui peuvent alimenter les véhicules électriques et les appareils de tous les jours pendant beaucoup plus longtemps avec une seule charge.
L'un des principaux avantages de cette nouvelle approche est que les nanotubes de carbone sont cultivés directement sur du cuivre - le matériau déjà utilisé dans les batteries commerciales - à l'aide d'un processus de fabrication évolutif. Cela pourrait faciliter l'intégration de la technologie dans les lignes de production industrielles existantes.
Le professeur Ravi Silva, chercheur principal et directeur de l'ATI, a déclaré : "Ce travail est une étape importante pour sortir les anodes en CNT-silicium du laboratoire et les faire entrer dans le monde réel de la fabrication. Nous pouvons faire croître des structures de nanotubes de carbone directement sur une feuille de cuivre à grande vitesse et adapter la couche de silicium pour assurer la stabilité, ce qui signifie que cette approche pourrait être intégrée dans les lignes de production de batteries existantes avec un minimum de perturbation. Cette technologie présente un potentiel évident non seulement pour les véhicules électriques, mais aussi pour le stockage en réseau et les petites batteries utilisées en microélectronique.
"Nous sommes très fiers de présenter une nouvelle technologie de NTC après nos recherches initiales visant à produire le matériau le plus sombre au monde, VANTA-Black, par l'intermédiaire de l'entreprise dérivée de l'université, Surrey NanoSystems Ltd, qui montre l'impact réel de la recherche fondamentale financée par l'UKRI".
La demande de stockage d'énergie augmentant, les batteries devront stocker plus d'énergie, se charger plus rapidement et durer plus longtemps pour soutenir la transition du Royaume-Uni vers le "Net Zero". La conception de VISiCNT offre une voie prometteuse pour relever ces défis et pourrait être essentielle pour alimenter les véhicules et les téléphones électriques de la prochaine génération.
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.
Publication originale
Autres actualités du département science
Ces produits pourraient vous intéresser
