Des chercheurs de l’Université d’Oxford et de l’Université des sciences de Tokyo ont publié le 17 décembre des études distinctes détaillant les progrès réalisés dans les matériaux pour batteries. L’équipe de Tokyo a montré que les batteries sodium-ion utilisant des électrodes en carbone dur peuvent se charger plus rapidement que les batteries lithium-ion conventionnelles. Les chercheurs d’Oxford ont développé des électrolytes qui conservent la conductivité ionique lors du passage de l’état liquide à l’état solide. L’équipe du professeur Shinichi Komaba de l’Université des sciences de Tokyo a utilisé une « méthode d’électrode diluée » pour évaluer les limites de charge du carbone dur. Cette approche mélange des particules de carbone dur avec de l’oxyde d’aluminium électrochimiquement inactif, ce qui évite les embouteillages ioniques dans les électrodes denses lors d’une charge rapide. La voltamétrie cyclique et l’analyse électrochimique ont révélé que les ions sodium se déplacent plus rapidement à travers le carbone dur que les ions lithium. Le coefficient de diffusion apparent, indiquant la mobilité des ions, s’est avéré plus élevé pour le sodium dans la plupart des cas. “Nos résultats démontrent quantitativement que la vitesse de charge d’un SIB utilisant une anode HC peut atteindre des taux plus rapides que celle d’un LIB”, a déclaré Komaba. L’étude a révélé que le sodium nécessite une énergie d’activation plus faible pour former des amas pseudo-métalliques dans les nanopores de carbone dur. Cette caractéristique rend l’insertion du sodium moins sensible à la température. La recherche est parue dans Science chimique. À l’Université d’Oxford, Paul McGonigal et la doctorante Juliet Barclay ont créé des électrolytes à base de cyclopropénium. Ces matériaux remettent en question l’idée selon laquelle la mobilité des ions diminue fortement lorsque les liquides se solidifient. L’équipe a conçu des molécules en forme de disque avec des chaînes latérales flexibles qui s’auto-assemblent en colonnes lors de la solidification. Cet agencement répartit la charge positive sur un noyau plat, évitant le piégeage des ions négatifs et préservant une structure perméable au flux d’ions. “Nous avons démontré qu’il est possible de concevoir des matériaux organiques de manière à ce que la mobilité des ions ne gèle pas lorsque le matériau se solidifie”, a déclaré Barclay. Les tests de l’étude ont confirmé une conductivité constante dans les phases liquide, cristal liquide et solide pour différents types d’ions. Publié dans Scienceles travaux ont été publiés le 17 décembre. Les résultats de Tokyo mettent en évidence le potentiel des batteries sodium-ion pour une charge plus rapide avec des anodes en carbone dur. Les électrolytes d’Oxford ouvrent la voie à des batteries plus sûres en permettant aux fabricants de chauffer les matériaux pour les transformer en liquides pour l’assemblage, puis de les refroidir pour les transformer en solides qui réduisent les risques de fuite et d’incendie tout en maintenant les performances.
Source: Oxford et l’Université des sciences de Tokyo font progresser les matériaux pour batteries
