Vers des batteries au lithium métal à charge rapide

Batteries au lithium métal à charge rapide qui n’ont pas peur des dendrites

(Rinnovabili.it) – Sur le papier, le lithium métallique représente le matériau d’anode idéal pour les batteries rechargeables à base de lithium. Il offre la densité d’énergie gravimétrique la plus élevée possible (c’est-à-dire la quantité d’énergie pouvant être stockée par unité de masse) et permet des taux de charge élevés. De l’autre côté de la balance, cependant, pèse un problème non indifférent : ce matériau a tendance à former des dendrites, de fines structures ramifiées et en forme d’aiguilles qui peuvent réduire la sécurité et la durée de vie de la batterie. Et leur formation augmente à mesure que la vitesse de rechargement augmente.

lire aussi Piles domestiques au zinc, ZincMate vise les foyers européens

Une équipe d’ingénieurs californiens a tenté de remédier au problème en partant de la méthode de croissance du lithium métal sur l’anode. Les travaux, menés par des chercheurs dirigés par l’Université de Californie à San Diego, ont permis d’obtenir des couches denses de lithium uniformes sans dendrites. Une avancée qui ouvre la porte à batteries au lithium métal à charge rapide.

L’astuce a été de penser « out of the box ». Pour développer ses propres cristaux de lithium sur l’anode, l’équipe a remplacé la surface de cuivre Li-friendly plus traditionnelle par une nanocomposite lithium-fluorure de ferphobique au lithium.

« La surface nanocomposite spéciale représente la découverte »a expliqué Ping Liu, professeur de nanoingénierie à l’UC San Diego et auteur principal de la publication sur énergie naturelle. « Nous avons défié les notions traditionnelles […] La croyance dominante est que le lithium se développe mieux sur les surfaces qu’il aime, les surfaces lithophiles. Dans ce travail, nous montrons que ce n’est pas toujours le cas. Le substrat que nous utilisons n’aime pas le lithium. Cependant, il fournit des sites de nucléation abondants ainsi qu’un mouvement de surface rapide du lithium. Ces deux facteurs conduisent à la croissance de beaux cristaux « . Et à partir de ces cristaux, même à des taux de charge élevés, des couches denses de lithium sans dendrite se développent. Le résultat est des batteries au lithium métal longue durée qui peuvent être rechargées rapidement.

lire aussi Les batteries sodium aluminium, vers une haute densité énergétique