batteria a ioni litio senza cobalto

La batterie lithium-ion sans cobalt, qui se recharge en 6 minutes

Cathode organique, la révolution des batteries Li-Ion

(Rinnovabili.it) – Un Batterie lithium-ion sans cobalt ni nickel la haute performance pourrait réécrire partiellement la géopolitique de l’approvisionnement en matières premières pour le stockage. Aujourd’hui, un groupe de chercheurs du Institut de technologie du Massachusetts (MIT)créateur d’un nouveau cathode à base organique. L’équipe a démontré que ce matériau pouvait non seulement faire baisser le prix des batteries rechargeables (en étant produit à un coût relativement faible), mais aussi conduire l’électricité à des taux similaires à ceux des batteries contenant du cobalt. Bénéficiant de bonnes performances également en termes de capacité et d’une vitesse de charge supérieure aux batteries lithium-ion traditionnelles.

« Je pense que ce matériau pourrait avoir un grand impact car il fonctionne vraiment bien. », a déclaré Mircea Dincă, professeur d’énergie au MIT et chef du groupe de scientifiques. « Elle est déjà compétitive par rapport aux technologies existantes et peut permettre d’économiser de nombreux coûts, difficultés et problèmes environnementaux liés à l’extraction des métaux qui entrent actuellement dans la composition des batteries.».

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Les batteries lithium-ion sans cobalt, une nécessité

Bien sûr : ce n’est pas la première batterie lithium-ion sans cobalt.

Le performances du cobalt dans le stockage électrochimique, ils sont réputés mais le inconvénients qu’il apporte en ont toujours fait un élément essentiel. C’est un métal rare, son prix peut augmenter rapidement et la plupart des gisements mondiaux se trouvent dans des pays politiquement instables. De plus, les opérations minières présentent un danger pour les travailleurs et génèrent des déchets toxiques qui contaminent le sol, l’air et l’eau entourant les mines. C’est pourquoi, au fil du temps, plusieurs alternatives ont été étudiées, dont certaines ont même atteint le marché. Comme dans le cas de Piles au lithium fer phosphate (LFP), que certains constructeurs automobiles commencent à utiliser dans les véhicules électriques. Le problème? Les appareils LFP ont environ la moitié de la densité énergétique des batteries au lithium contenant du cobalt.

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La cathode du TAQ ne craint aucune comparaison

La nouvelle batterie du MIT remplace cette matière première critique – utilisée au niveau de la cathode – par une Composé en couches TAQ (bis-tétraaminobenzoquinone), une petite molécule organique. Ces couches peuvent s’étendre vers l’extérieur dans n’importe quelle direction, formant une structure semblable à du graphite. Et grâce à la présence de groupes chimiques particuliers dans la structure, il peut former des liaisons fortes avec l’hydrogène qui rendent le matériau très stable et insoluble. Mais pour le stabiliser davantage, les chercheurs ont ajouté de petites quantités de matériaux de remplissage tels que la cellulose et le caoutchouc.

Le résultat est surprenant. La nouvelle cathode organique a montré une conductivité et une capacité de stockage élevées (densité énergétique de 765 Wh/kg) comparables à celles des piles rechargeables au lithium traditionnelles contenant du cobalt. De plus, les batteries cathodiques TAQ peuvent être télécharger et télécharger en seulement 6 minutes, un élément qui pourrait accélérer les temps de recharge des véhicules électriques. L’étude du MIT a été publiée dans ACS Central Science (texte anglais).

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