D’une manière générale, il faut environ 10 heures pour recharger une voiture électrique. Même avec la technologie de charge rapide, il vous faudra quand même au moins 30 minutes. Si les véhicules électriques pouvaient être « rechargés » aussi rapidement que les véhicules à essence traditionnels, la pénurie de bornes de recharge pour véhicules électriques serait atténuée.
Il est entendu que l’efficacité des batteries lithium-ion dépend de la capacité du matériau anodique à stocker les ions lithium. Récemment, une équipe de recherche de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) en Corée du Sud a développé un nouveau matériau d’anode et réalisé une percée. Les derniers résultats de recherche ont été récemment publiés dans la revue Advanced Functional Materials.
Il est rapporté qu’ils ont utilisé une nouvelle méthode d’auto-mélange pour synthétiser des nanofeuilles de ferrite de manganèse présentant une grande surface grâce à un simple processus de réaction de déplacement. Ce nouveau matériau peut stocker davantage d’ions lithium, dépassant ainsi ses limites théoriques.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a conçu une nouvelle méthode pour synthétiser des nanofeuilles de ferrite de manganèse, un matériau qui possède à la fois d’excellentes capacités de stockage d’énergie au lithium-ion et de bonnes propriétés ferromagnétiques. Les chercheurs affirment que cette technologie révolutionnaire augmente la capacité de stockage jusqu’à environ 1,5 fois la limite théorique et permet aux véhicules électriques d’être complètement rechargés en six minutes.
Plus précisément, ils ont d’abord effectué une réaction de déplacement dans une solution mélangeant de l’oxyde de manganèse et du fer, formant un composé hétérostructural avec de l’oxyde de manganèse à l’intérieur et de l’oxyde de fer à l’extérieur. L’équipe a ensuite utilisé une méthode hydrothermale pour préparer des nanofeuilles de ferrite de manganèse d’une épaisseur de seulement quelques nanomètres. Cette approche tire parti des électrons hautement polarisés en spin, améliorant considérablement la capacité à stocker de grandes quantités d’ions lithium.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a conçu une nouvelle méthode pour synthétiser la ferrite de manganèse comme matériau d’anode, connu pour sa capacité de stockage lithium-ion supérieure et ses propriétés ferromagnétiques. Premièrement, une réaction d’électro-substitution se produit dans une solution mixte d’oxyde de manganèse et de fer, générant un composé hétérostructural contenant de l’oxyde de manganèse à l’intérieur et de l’oxyde de fer à l’extérieur.
Cette innovation a permis à l’équipe de dépasser de plus de 50 % la capacité théorique des matériaux d’anode en ferrite de manganèse. L'expansion de la surface du matériau de l'anode facilite le mouvement simultané d'un grand nombre d'ions lithium, augmentant ainsi la vitesse de charge de la batterie. Les résultats expérimentaux montrent qu’il suffit de 6 minutes pour recharger complètement une batterie d’une capacité équivalente à celle des véhicules électriques actuellement sur le marché.
Les chercheurs ont déclaré que cette étude simplifie le processus complexe de préparation des matériaux d’anode et réalise des progrès révolutionnaires dans l’augmentation de la capacité de la batterie et l’accélération de la charge.
"La conception rationnelle consistant à utiliser le spin électronique pour modifier la surface afin de surmonter les limitations électrochimiques des matériaux d'anode traditionnels et d'améliorer la capacité des batteries est une nouvelle compréhension. Ce développement pourrait améliorer la durabilité des batteries et raccourcir le temps de charge des véhicules électriques", ont-ils déclaré.