Révolutionner la durée de vie des batteries : une redécouverte de la puissance Li-ion

Des chercheurs chinois de la prestigieuse université Fudan de Shanghai ont réalisé une avancée technologique qui pourrait considérablement améliorer les performances des batteries au lithium. La principale cause de la diminution de la puissance des batteries lithium-ion réside dans la croissance de la couche d'interphase électrolytique solide (SEI) qui se forme sur l'anode de la batterie. Cette couche, de plus en plus compétitive pour les ions lithium, amplifie la résistance et diminue la longévité.

Plusieurs facteurs, dont la dégradation des électrodes, la détérioration de l'électrolyte et d'autres paramètres influents comme la densité de courant, la température et la convection de l'électrolyte, contribuent à la diminution des réserves d'énergie des batteries lithium-ion. Par conséquent, les batteries sous-performantes peuvent devenir si faibles qu'elles deviennent inutilisables.

La technique d'amélioration de la longévité du lithium : l'injection directe de lithium

Pour répondre à cette crise de durée de vie des batteries, l'équipe de recherche a développé une méthode ingénieuse pour régénérer les cellules usagées. En injectant directement du lithium neuf dans ces cellules, l'équipe récupère le lithium perdu au cours du cycle de vie de la batterie. Cette approche a été récemment détaillée dans la revue scientifique Nature.

La technique de réactivation fait appel à l'intelligence artificielle (IA) et à l'électrochimie organique pour générer un composé unique riche en lithium. Ce composé libère le lithium qu'il contient lorsqu'il est exposé aux conditions de tension appropriées dans une batterie. Un avantage supplémentaire est que ce procédé produit des sous-produits gazeux, permettant une évacuation efficace et ouvrant la voie au lithium entrant.

Exploration des sels fonctionnels : un rôle pour l'apprentissage automatique

L'ingéniosité de l'apprentissage automatique a joué un rôle essentiel dans la découverte du potentiel des sels fonctionnels essentiels au processus de revitalisation. Le trifluorométhanesulfinate de lithium (LiSO₂CF₃) s'est notamment révélé être un sel prometteur, présentant une activité électrochimique optimale, un potentiel de formation de produits et, surtout, une capacité spécifique et une solubilité électrolytique exceptionnelles. L'utilisation de ces sels pourrait potentiellement prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion jusqu'à un niveau sans précédent de 12 000 à 60 000 cycles.

Tests et vérification : les démonstrations se déroulent

Pour tester ces systèmes, plusieurs essais de démonstration ont été réalisés, impliquant une cathode sans lithium de 3,0 V et 1 192 Wh kg−1, une cellule sans anode à oxyde de chrome et une cathode en polyacrylonitrile sulfuré organique dans une cellule poche de 388 Wh kg−1 avec une durée de vie de 440 cycles. Les résultats ont été encourageants, avec des améliorations notables de la densité énergétique, une durabilité supérieure et des coûts réduits par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles.

De plus, les conventionnelsbatteries commerciales LiFePO4ont vu leur durée de vie considérablement prolongée. Par exemple, un graphite disponible dans le commerce Cellule LiFePO4La batterie a conservé une capacité de 96,0 % après 11 818 cycles, grâce à une alimentation externe continue en lithium. Cette technologie révolutionnaire pourrait révolutionner la durée de vie des batteries et promet un renouveau prometteur pour les batteries lithium-ion.