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Des chercheurs de l’UT Dallas ont résolu un mystère vieux de plusieurs décennies concernant la dégradation des batteries au lithium-nickel, ouvrant la voie à des batteries beaucoup plus durables pour vos appareils électroniques.
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Un bond en avant pour les batteries au lithium-nickel
Le lithium nickel oxyde (LiNiO₂) est identifié comme un matériau prometteur pour les batteries lithium-ion de nouvelle génération. Toutefois, sa commercialisation était freinée par une dégradation rapide après plusieurs cycles de charge. L’Université du Texas à Dallas a récemment fait des percées significatives en identifiant les causes de cette dégradation et en testant une solution qui pourrait enfin permettre son utilisation à grande échelle.
Comprendre la dégradation
L’équipe de recherche a découvert que la dégradation des batteries fabriquées à partir de LiNiO₂ était due à une réaction chimique impliquant des atomes d’oxygène qui rendait le matériau instable et sujet à des fissures. Cette compréhension ouvre désormais la voie à des améliorations structurales du matériau.
Une solution innovante
Pour contrer ce problème, les chercheurs ont développé une méthode de renforcement structurel. Ils proposent d’ajouter un ion positivement chargé, ou cation, pour modifier les propriétés du matériau, créant ainsi des “piliers” pour solidifier la cathode. Cette innovation pourrait révolutionner l’usage du LiNiO₂ dans les batteries.
De la théorie à la pratique
Matthew Bergschneider, doctorant en sciences des matériaux et premier auteur de l’étude, travaille actuellement à la mise en place d’un laboratoire robotisé pour fabriquer des prototypes de batteries. Ce laboratoire utilise des processus de synthèse à haut débit pour expérimenter avec les cathodes LiNiO₂ pillarisées.
Vers la commercialisation
L’objectif à court terme est de produire de petites quantités de matériel pour affiner le processus. À terme, l’équipe envisage de passer à la production en série, fabriquant des centaines de batteries par semaine dans les installations de BEACONS. Ces étapes sont cruciales pour la future commercialisation de cette technologie.
L’initiative BEACONS
Le projet fait partie de l’initiative BEACONS de l’UTD, lancée en 2023 avec un financement de 30 millions de dollars du Département de la Défense. La mission de BEACONS est de développer et de commercialiser de nouvelles technologies de batteries, d’améliorer la disponibilité domestique des matières premières critiques et de former des travailleurs qualifiés pour le secteur en expansion du stockage d’énergie par batteries.
Impact potentiel sur le marché
Si cette technologie atteint le marché, elle pourrait non seulement prolonger la durée de vie des batteries dans des applications courantes comme les téléphones et les véhicules électriques, mais aussi réduire la dépendance à des matériaux rares comme le cobalt. Cela représente une avancée majeure en termes de durabilité et de réduction de l’empreinte écologique des batteries.
Cet article explore la récente découverte de l’UT Dallas qui pourrait transformer l’industrie des batteries lithium-ion grâce au renforcement du lithium nickel oxyde. En éliminant les obstacles qui entravaient jusqu’à présent l’utilisation de ce matériau, les chercheurs ouvrent la voie à des batteries plus durables et plus écologiques. Grâce à des avancées dans la compréhension des processus chimiques et au développement de nouvelles techniques de fabrication, la promesse de batteries à longue durée de vie devient enfin une réalité imminente.
Source : Wiley advanced
