Des chercheurs américains de la Boise State University dans l'Idaho ont développé un nouveau procédé de fabrication d'anodes pour les batteries lithium-ion. Les anodes possèdent une capacité et un taux de charge élevés, ce qui les rend extrêmement attrayantes pour une utilisation dans les véhicules électriques. Mais la véritable percée réside dans le procédé de fabrication.
Le développement de nouveaux procédés innovants pour la fabrication de batteries lithium-ion performantes (c'est-à-dire : à charge rapide et à longue durée de vie) est devenu de plus en plus urgent. La demande de véhicules électriques, et donc de batteries lithium-ion, a fortement augmenté. Cependant, les batteries lithium-ion sont aujourd'hui encore trop chères et se chargent trop lentement.
Une équipe de chercheurs de la Boise State University dans l'Idaho semble avoir réussi une percée dans ce domaine, comme le rapporte la plateforme efahrer.com en se référant au magazine spécialisé TechXplore. Les chercheurs ont découvert que le simple fait d'exposer le matériau au lithium permet de le transformer en une nouvelle anode cristalline Nb2O5 avec un stockage de lithium exceptionnel et un temps de cycle rapide. Ce processus peut éventuellement être utilisé pour produire d'autres matériaux pour les batteries lithium-ion qui ne peuvent pas être facilement fabriqués par les méthodes traditionnelles.
L'un des principaux goulets d'étranglement dans la charge des batteries lithium-ion actuelles est l'anode. L'anode la plus courante est en graphite, un matériau qui présente certes une densité énergétique élevée, mais qui ne peut pas être chargé trop rapidement en raison du risque d'incendie et d'explosion qui résulte d'un processus connu sous le nom de placage lithium-métal. Le sel gemme Nb2O5 que l'équipe vient de découvrir offre des alternatives d'anodes prometteuses, car il réduit le risque de placage de lithium à basse tension.
Pour produire le nouveau matériau d'anode, le groupe de Xiong a développé une nouvelle technique innovante, la conversion amorphe en cristallin induite par voie électrochimique. La nouvelle électrode peut atteindre une capacité de stockage de lithium élevée de 269 mAh/g à un taux de charge de 20 mA/g et, plus important encore, elle peut maintenir une capacité élevée de 191 mAh/g à un taux de charge élevé de 1 A/g.
« L'aspect le plus passionnant de ce travail est la découverte d'une toute nouvelle approche pour la fabrication de nouvelles électrodes de batteries lithium-ion », a déclaré Hui (Claire) Xiong, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à la Boise State University.
« Nous pensons que ce travail n'est que le début d'une toute nouvelle façon de penser la synthèse des matériaux », a déclaré Shyue Ping Ong, professeur de nanoingénierie à l'université de Californie San Diego et codirectrice du projet.
