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La nouvelle interphase améliore les performances, sécurité des batteries en métal de lithium

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Les chercheurs de Penn State ont développé une nouvelle interphase de solide-électrolyte (SEI) pour améliorer les performances et la sécurité des batteries en métal de lithium.

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des batteries en métal de lithium de Haut-énergie-densité ont été démarchées comme avenir des véhicules électriques, des smartphones, et des bourdons.

Toutefois une question principale arrêtant leur progrès est la stabilité de leur SEIs. Le coupable est ici une couche de sel trouvée sur la surface de l'électrode du lithium de la batterie qui l'isole et conduit des ions de lithium.

« Cette couche est très importante et est naturellement constituée par la réaction entre le lithium et l'électrolyte dans la batterie, » dit professeur Donghai Wang de Penn State. « Mais elle ne se comporte pas très bien, qui pose beaucoup de problèmes. »

Selon les chercheurs, dégradation des résultats de SEI en dendrites qui affectent négativement les performances et la sécurité d'une batterie.

« C'est pourquoi les batteries en métal de lithium ne durent pas plus longtemps – l'interphase se développe et elle n'est pas stable, » dit Wang.

Afin de remédier à de ceci, l'équipe de Penn State a employé un composé de polymère pour créer bien mieux un SEI.

Mené par l'étudiant au doctorat Yue Gao de chimie, le SEI augmenté est un composé réactif de polymère se composant du sel de lithium, des nanoparticles de fluorure de lithium, et des feuilles polymères d'oxyde de graphene.

La construction nouvelle de cet élément de batterie a des couches minces de ces matériaux, qui est où Thomas E. Mallouk, Evan Pugh University Professor de chimie, a prêté son expertise.

« Il y a beaucoup de contrôle niveau moléculaire qui est nécessaire pour réaliser une interface stable de lithium, » Mallouk a dit. « Le polymère que Yue et Donghai conçus réagit pour faire un lien comme une griffe à la surface métallique de lithium. Elle donne le lithium pour apprêter ce qu'elle veut d'une manière passive de sorte qu'elle ne réagisse pas avec les molécules dans l'électrolyte. Les nanosheets dans le composé agissent en tant que barrière mécanique pour empêcher des dendrites de former du métal de lithium. »

Utilisant la chimie et la conception technique, la collaboration entre les champs a permis à la technologie de commander la surface de lithium à l'échelle atomique.

« Quand nous machinons des batteries, nous ne pensons pas nécessairement comme des chimistes, complètement vers le bas au niveau moléculaire, mais est ce ce que nous avons dû faire ici, » a dit Mallouk.

Le polymère réactif aide également à diminuer le poids et le coût de fabrication, qui pourraient consécutivement mener à l'adoption écartée large des batteries en métal de lithium.