Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (Kit) et de l’Université Jilin de Changchun / Chine ont étudié un matériau d’anode très prometteur pour les futures batteries haute performance – le titanate de lithium et de lanthane avec une structure cristalline de pérovskite (LLTO). Comme l’équipe l’a rapporté dans le journal Nature Communications, LLTO peut améliorer la densité d’énergie, la densité de puissance, le taux de charge, la sécurité et la durée de vie des batteries sans nécessiter une diminution de la taille des particules de l’échelle micro à l’échelle nanométrique.



La demande de véhicules électriques augmente, accompagnée d’un besoin croissant de réseaux intelligents garantissant un approvisionnement énergétique sturdy. Ces technologies mobiles et stationnaires ainsi que d’autres nécessitent des batteries appropriées. Stocker autant d’énergie que doable dans le in addition petit espace attainable avec le poids le in addition bas feasible – les batteries lithium-ion (LIB) répondent toujours mieux à cette exigence. La recherche vise à améliorer la densité d’énergie, la densité de puissance, la sécurité et la durée de vie de ces batteries. Le matériau de l’électrode est ici d’une significance majeure. Les anodes des batteries lithium-ion sont constituées d’un collecteur de courant et d’un matériau actif appliqué dessus qui stocke l’énergie sous forme de liaisons chimiques. Dans la plupart des cas, le graphite est utilisé comme matériau actif. Cependant, les électrodes négatives en graphite ont un faible taux de demand. De moreover, ils sont associés à des problèmes de sécurité. Parmi les matières actives alternate options, l’oxyde de titanate de lithium (LTO) a déjà été commercialisé. Les électrodes négatives avec LTO présentent un taux de charge additionally élevé et sont considérées comme furthermore sûres que celles en graphite. L’inconvénient est que les batteries lithium-ion avec oxyde de titanate de lithium ont tendance à avoir une densité d’énergie additionally faible.

La demande de véhicules électriques augmente, accompagnée d’un besoin croissant de réseaux intelligents garantissant un approvisionnement énergétique tough. Ces technologies mobiles et stationnaires ainsi que d’autres nécessitent des batteries appropriées. Stocker autant d’énergie que doable dans le plus petit espace doable avec le poids le plus bas doable – les batteries lithium-ion (LIB) répondent toujours mieux à cette exigence. La recherche vise à améliorer la densité d’énergie, la densité de puissance, la sécurité et la durée de vie de ces batteries. Le matériau de l’électrode est ici d’une relevance majeure. Les anodes des batteries lithium-ion sont constituées d’un collecteur de courant et d’un matériau actif appliqué dessus qui stocke l’énergie sous forme de liaisons chimiques. Dans la plupart des cas, le graphite est utilisé comme matériau actif. Cependant, les électrodes négatives en graphite ont un faible taux de demand. De in addition, ils sont associés à des problèmes de sécurité. Parmi les matières actives alternatives, l’oxyde de titanate de lithium (LTO) a déjà été commercialisé. Les électrodes négatives avec LTO présentent un taux de cost as well as élevé et sont considérées comme moreover sûres que celles en graphite. L’inconvénient est que les batteries lithium-ion avec oxyde de titanate de lithium ont tendance à avoir une densité d’énergie in addition faible.



L’équipe autour du professeur Helmut Ehrenberg, chef de l’Institut des matériaux appliqués – Systèmes de stockage d’énergie (IAM-ESS) de Kit, a maintenant étudié un autre matériau d’anode très prometteur: le titanate de lithium et de lanthane à construction cristalline de pérovskite (LLTO). Selon l’étude, qui a été réalisée en collaboration avec des scientifiques de l’Université Jilin à Changchun (Chine) et d’autres instituts de recherche en Chine et à Singapour, les anodes LLTO ont un potentiel d’électrode plus faible que les anodes LTO commercialisées, ce qui permet une rigidity de cellule additionally élevée. et une capacité in addition élevée. « La pressure des cellules et la capacité de stockage déterminent en fin de compte la densité énergétique d’une batterie », explique Ehrenberg. « À l’avenir, les anodes LLTO pourraient être utilisées pour construire des cellules hautes performances particulièrement sûres avec une longue durée de vie. » L’étude contribue aux travaux de la plateforme de recherche pour le stockage électrochimique, CELEST (Centre de stockage d’énergie électrochimique d’Ulm & Karlsruhe), l’une des moreover grandes plateformes de recherche sur les batteries au monde, qui comprend également le pôle d’excellence POLiS.

Outre la densité d’énergie, la densité de puissance, la sécurité et la durée de vie du cycle, le taux de demand est un autre facteur déterminant pour l’adéquation d’une batterie aux applications exigeantes. En principe, le courant de décharge maximum et le temps de demand minimal dépendent du transport d’ions et d’électrons à la fois à l’intérieur du corps solide et aux interfaces entre l’électrode et les matériaux d’électrolyte. Pour améliorer la vitesse de cost, il est courant de réduire la taille des particules du matériau d’électrode de l’échelle micro à l’échelle nanométrique. L’étude, qui a été publiée dans la revue Nature Communications par les chercheurs du Kit et leurs partenaires de coopération, montre que même les particules de quelques micromètres dans les LLTO avec une structure pérovskite présentent une densité de puissance additionally élevée et un meilleur taux de charge que les nanoparticules LTO. L’équipe de recherche attribue cela à la pseudocapacité de LLTO: non seulement des électrons individuels sont attachés à ce matériau d’anode, mais également des ions chargés, qui sont liés par des forces faibles et peuvent transférer des fees de manière réversible à l’anode. « Grâce aux particules plus grosses, LLTO permet essentiellement des processus de fabrication d’électrodes furthermore simples et plus rentables », explique Ehrenberg.