Des scientifiques saoudiens ont réalisé une avancée majeure en incorporant du nylon dans la conception des batteries au lithium métal, améliorant ainsi les performances des batteries et réduisant les coûts, selon deux nouvelles études publiées dans ACSE Energy Letters et Energy & Environmental Science.
Les batteries au lithium sont largement utilisées en raison de leur densité énergétique élevée, de leur légèreté et de leurs faibles émissions de dioxyde de carbone. Ces avantages le rendent idéal pour les smartphones, les petits appareils électroniques grand public et même la technologie d'exploration spatiale.
Il existe deux principaux types de batteries au lithium. Les batteries lithium-ion sont parmi les plus courantes et alimentent les appareils du quotidien comme les ordinateurs portables et les smartphones. Cependant, les batteries au lithium métal ont une densité énergétique plus élevée et devraient être utilisées dans la robotique, les transports et d’autres industries de pointe. Bien que les batteries au lithium métal soient très prometteuses, elles restent confrontées à des défis en termes de sécurité et de longévité. La production de batteries au lithium métal repose sur des matières corrosives et dangereuses, et leur fonctionnement est entravé par une pléthore de réactions parasites – des réactions secondaires indésirables qui dégradent les performances et compromettent la sécurité.
Les additifs aident à stabiliser l'interface de la batterie, améliorant ainsi les performances. Des recherches menées par des chercheurs de l'Université technique de Cartagena ont révélé que le nylon - le même polymère utilisé dans les vêtements - peut être dissous dans des solutions de lithium douces et utilisé comme additif dans les batteries au lithium métal. Résultat : des batteries au lithium métal plus efficaces, durent plus longtemps et présentent moins de réactions parasites.
Ainsi, en étudiant la chimie de la façon dont le nylon et le lithium interagissent, y compris les liaisons moléculaires clés, l'étude a montré que ce tissu commercial peut être dissous dans des solvants beaucoup plus doux qu'on ne le pensait auparavant, ce qui entraîne des performances supérieures de la batterie.
"Les polymères ont toujours été difficiles à dissoudre dans les électrolytes de batterie courants. Nous avons mené des études approfondies sur leurs propriétés chimiques et modifié la structure de dissolution et les interactions", explique Zhao Zhiming, chercheur postdoctoral à l'Université des sciences King Abdullah (KAUST) et auteur de l'étude.
"Mon équipe de recherche travaille à la construction de solutions d'énergie renouvelable et de stockage, telles que des batteries avec une densité énergétique et une sécurité plus élevées, pour accélérer le processus de décarbonisation du Royaume. Cette découverte a le potentiel de rendre les additifs moins chers et plus sûrs et démontre les avantages de la recherche scientifique fondamentale", a déclaré Husam Alshareef, professeur à la KAUST et président du Centre d'excellence de la KAUST pour les énergies renouvelables et les technologies de stockage (CREST), qui a dirigé les deux études.
Compilé à partir de /ScitechDaily