Nouvelle batterie au lithium avec une production simple et une sécurité élevée développée

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L'équipe du professeur Francesco Ciucci de l'Université de Bayreuth a développé des batteries lithium-métal à semi-conducteurs présentant une densité énergétique et une stabilité élevées. En utilisant un nouvel additif à base de nitrate, ils ont résolu les problèmes d'incompatibilité dans les électrolytes de batterie, soulignant l'importance de la conception moléculaire dans la création d'additifs efficaces pour les électrolytes quasi-solides.

Pour la première fois, le professeur Francesco Ciucci, titulaire de la chaire de conception d'électrodes pour les systèmes énergétiques électrochimiques à l'université de Bayreuth, en collaboration avec ses partenaires de recherche chinois, a réussi à résoudre l'incompatibilité entre le nitrate de lithium et le 1, 3‐dioxolane ( DOL) pour utilisation dans les électrolytes de batterie quasi-solides. Ils y sont parvenus en intégrant un nouvel additif à base de nitrate. Cette avancée a des implications significatives pour les batteries à semi-conducteurs. Il permet le développement de batteries au lithium métal à semi-conducteurs qui sont non seulement très sûres et durables, mais également faciles à produire. De plus, ce procédé conserve les méthodes de fabrication existantes utilisées pour les batteries liquides conventionnelles.

"Dans le même temps, la nature solide des batteries garantit un haut niveau de sécurité, tandis que leur fabrication reste simple", déclare le professeur Ciucci. "Nous avons démontré l'universalité de l'approche en créant différents types de batteries lithium-métal. Notamment, la cellule Li-S en poche fabriquée présente des performances supérieures par rapport aux cellules Li-S en poche précédemment documentées."

Dans une étude publiée dans la revue « Energy & Environmental Science », l'équipe de recherche du professeur Ciucci a introduit un nouvel additif, le dinitrate de triéthylèneglycol, spécialement conçu pour permettre la polymérisation du DOL. L'équipe de recherche a montré que, parallèlement à la polymérisation, la formation d'une couche interphase d'électrolyte solide riche en azote supprime les réactions parasites nuisibles et augmente également l'efficacité des batteries.

Sur la base des résultats de l’étude, plusieurs cellules de batterie ont été développées. Parmi elles, des piles de type bouton à l’échelle d’un laboratoire pourraient être chargées et déchargées de manière stable plus de 2 000 fois. Fait intéressant, une cellule de poche Li-S de 1,7 Ah avec une densité énergétique élevée de 304 Wh kg-1 et un cycle stable a également été fabriquée. Le professeur Ciucci confirme : « Cette étude souligne l'importance de la conception de la structure moléculaire dans la création d'additifs efficaces pour les électrolytes quasi-solides. Elle représente une avancée significative dans la faisabilité pratique de l'utilisation d'électrolytes quasi-solides à base de poly-DOL dans piles au lithium métal.

Zilong Wang et coll.; Vers des batteries lithium-métal pratiques et durables : faire progresser la faisabilité des électrolytes quasi-solides à base de poly-DOL via un nouvel additif à base de nitrate ; Énergie Environnement. Sci., 2023, article avancé

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Zilong Wang et coll.; Vers des batteries lithium-métal pratiques et durables : faire progresser la faisabilité des électrolytes quasi-solides à base de poly-DOL via un nouvel additif à base de nitrate ; Énergie Environnement. Sci., 2023, article avancé

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