Une équipe de recherche du Département de l'énergie et des technologies environnementales de la DGIST, dirigée par le chercheur principal Kim Jae-hyun, a développé une batterie au lithium métal utilisant un « électrolyte polymère solide à trois couches ». Cette innovation améliore considérablement la sécurité incendie tout en prolongeant la durée de vie des batteries, ce qui en fait une solution prometteuse pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle.
La cellule électrolytique polymère solide à trois couches de DGIST améliore la sécurité, l'efficacité et la durabilité et résout les problèmes de dendrites tout en conservant une performance de 87,9 % après 1 000 cycles. Il devrait être utilisé dans divers domaines, notamment les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie.
Les batteries conventionnelles à électrolyte polymère solide sont confrontées à des défis en raison de limitations structurelles qui empêchent un contact optimal entre les électrodes. Ces limitations ne résolvent pas le problème des « dendrites » – la formation de lithium dendritique qui se produit lors de cycles répétés de charge et de décharge. Les saillies dendritiques présentent un grave danger pour la sécurité, car leur croissance irrégulière peut endommager les connexions de la batterie, provoquant des incendies ou des explosions.
Par conséquent, l’équipe de recherche a développé un électrolyte doté d’une structure à trois couches pour résoudre ces problèmes. Chaque couche a une fonction différente, améliorant considérablement la sécurité et l'efficacité de la batterie. Cet électrolyte utilise du « décabromodiphényléthane (DBDPE) » pour prévenir les incendies, de la « zéolite » pour améliorer la résistance de l'électrolyte et une concentration élevée de sel de lithium « bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (LiTFSI) » pour favoriser le mouvement rapide des ions lithium.
Cet électrolyte solide à trois couches comporte une couche intermédiaire solide qui améliore la résistance mécanique de la batterie, tandis qu'une surface extérieure souple assure un bon contact avec les électrodes et facilite le mouvement des ions lithium. Cela accélère le mouvement des ions lithium, améliore le taux de transfert d'énergie et empêche efficacement la formation de dendrites.
Les résultats expérimentaux montrent que la batterie développée par l’équipe de recherche peut encore conserver environ 87,9 % de ses performances après 1 000 cycles de charge et de décharge. Par rapport aux batteries traditionnelles qui ne conservent généralement que 70 à 80 % de leurs performances, la durabilité est considérablement améliorée. Il est également auto-extinguible en cas d'incendie, réduisant ainsi considérablement les risques d'incendie. Les batteries devraient être utilisées dans tous les domaines, depuis les petits appareils comme les smartphones et les appareils portables jusqu'aux véhicules électriques et aux grands systèmes de stockage d'énergie.
« Cette recherche devrait apporter une contribution significative à la commercialisation de batteries au lithium métal utilisant des électrolytes [polymères solides], tout en améliorant la stabilité et l'efficacité des dispositifs de stockage [d'énergie] », a déclaré le Dr Jin.
DOI:10.1002/smll.202406200
Compilé à partir de / scitechdaily