Dans un nouvel posting de Mother nature Vitality, les ingénieurs rapportent des progrès vers des batteries lithium-métal qui se chargent rapidement – aussi vite qu’une heure. Cette demand rapide est owing aux cristaux de lithium métallique qui peuvent être semés et cultivés – rapidement et uniformément – sur une area surprenante. L’astuce consiste à utiliser une area de croissance cristalline que le lithium n’aime officiellement pas. À partir de ces germes cristallins poussent des couches denses de lithium métallique uniforme. Les couches uniformes de lithium métallique sont d’un grand intérêt pour les chercheurs sur les batteries auto elles manquent de pointes dégradant les performances de la batterie appelées dendrites. La development de ces dendrites dans les anodes de batterie est un obstacle de longue date aux batteries lithium-métal extremely-énergétiques à cost rapide.
Cette nouvelle approche, dirigée par des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego, permet de charger des batteries lithium-métal en une heure approximativement, une vitesse qui est compétitive par rapport aux batteries lithium-ion d’aujourd’hui. Les ingénieurs de l’UC San Diego, en collaboration avec des chercheurs en imagerie de l’UC Irvine, ont publié cette avancée visant à développer des batteries lithium-métal à demand rapide le 9 février 2023 dans Mother nature Vitality.
Pour faire pousser des cristaux de lithium métal, les chercheurs ont remplacé les surfaces de cuivre omniprésentes du côté négatif (l’anode) des batteries lithium-métal par une surface area nanocomposite lithiophobe composée de fluorure de lithium (LiF) et de fer (Fe). En utilisant cette surface lithiophobe pour le dépôt de lithium, des germes de cristal de lithium se sont formés et, à partir de ces germes, des couches de lithium denses se sont développées, même à des taux de demand élevés. Le résultat a été des batteries lithium-métal à longue durée de vie qui peuvent être chargées rapidement.
“La floor nanocomposite spéciale est la découverte”, a déclaré Ping Liu, professeur de nano-ingénierie à l’UC San Diego, auteur principal du nouvel short article. “Nous avons remis en dilemma la idea traditionnelle du sort de surface area nécessaire pour faire croître des cristaux de lithium. La sagesse dominante est que le lithium se développe mieux sur les surfaces qu’il aime, les surfaces qui sont lithiophiles. Dans ce travail, nous montrons que ce n’est pas toujours vrai. Le substrat que nous utilisons n’aime pas le lithium. Cependant, il fournit des websites de nucléation abondants ainsi qu’un mouvement de surface area rapide du lithium. Ces deux facteurs conduisent à la croissance de ces beaux cristaux. C’est un bel exemple d’une perspicacité scientifique résolvant un problème method.
La nouvelle avancée menée par les nanoingénieurs de l’UC San Diego pourrait éliminer un obstacle important qui freine l’utilisation généralisée des batteries lithium-métal à haute densité énergétique pour des purposes telles que les véhicules électriques (VE) et l’électronique moveable. Alors que les batteries au lithium-métal présentent un grand potentiel pour les véhicules électriques et les appareils électroniques portables en raison de leur densité de charge élevée, les batteries au lithium-métal d’aujourd’hui doivent être chargées extrêmement lentement afin de maintenir les performances de la batterie et d’éviter les problèmes de sécurité. La cost lente est nécessaire pour minimiser la formation de dendrites de lithium détruisant les performances de la batterie qui se forment lorsque les ions lithium se joignent aux électrons pour former des cristaux de lithium du côté anode de la batterie. Les cristaux de lithium s’accumulent lorsque la batterie se charge et les cristaux de lithium se dissolvent lorsque la batterie se décharge.