L'Université de Nanjing en Chine développe un nouvel électrolyte : les batteries au lithium métal atteignent une densité énergétique de 450 Wh/kg

fr.wedoany.com Rapport : L'équipe de Zhou Haoshen de l'Université de Nanjing a réalisé une avancée dans la recherche sur les électrolytes pour batteries au lithium métal. En introduisant un « anti-solvant de coordination ciblée », l'équipe a réussi à inhiber la croissance des dendrites de lithium et la décomposition de l'électrolyte, problèmes causés par l'incompatibilité entre l'électrolyte traditionnel et l'anode en lithium métal. Les batteries au lithium métal, qui présentent l'avantage d'une densité énergétique élevée, sont considérées comme la source d'énergie idéale pour la prochaine génération de véhicules à énergie nouvelle et de produits électroniques grand public. Cependant, l'électrolyte traditionnel subit une réaction irréversible avec l'anode lors de la charge et forme des dendrites de lithium aciculaires à la surface de l'électrode, augmentant les risques de court-circuit et d'incendie. Ces dernières années, l'industrie a généralement adopté la solution de l'« électrolyte à concentration locale élevée », mais cette approche ne parvient toujours pas à empêcher la décomposition irréversible des composants de l'électrolyte à la surface de l'électrode, ce qui entraîne une dégradation continue des performances de la batterie.

Le premier auteur de l'article, Yang Wujie, doctorant à l'École d'ingénierie moderne et de sciences appliquées de l'Université de Nanjing, explique que la structure de solvatation de l'électrolyte traditionnel est facilement perturbée par le champ électrique à la surface de l'électrode lors de la charge. L'anti-solvant conçu par l'équipe peut, sous l'effet du champ électrique, se lier activement aux ions lithium libérés par la cathode de la batterie, protégeant ainsi la structure de solvatation d'origine de toute dégradation. Cet anti-solvant n'agit qu'à proximité de la surface de l'électrode et n'interfère pas avec le fonctionnement normal de l'électrolyte.

L'équipe de recherche a formulé cet anti-solvant en un nouvel électrolyte et l'a testé dans des batteries lithium métal de type poche. Les données expérimentales montrent qu'à une densité énergétique de 450 Wh/kg, la durée de vie en cyclage de la batterie dépasse 750 cycles ; en augmentant la densité énergétique à 605 Wh/kg, la batterie peut encore effectuer 150 cycles stables. À titre de comparaison, la densité énergétique actuelle des batteries des véhicules électriques purs est d'environ 200 Wh/kg. Zhou Haoshen a indiqué que les recherches précédentes se concentraient principalement sur la structure de solvatation statique de l'électrolyte, tandis que ce travail s'intéresse au comportement de solvatation dynamique à l'interface de l'électrode, et que cette approche pourrait également servir de référence pour la conception d'électrolytes pour d'autres batteries à métaux alcalins.