Des chercheurs trouvent un moyen de simplifier la production de batteries au lithium-soufre

La production de batteries au lithium-soufre est à la croisée des chemins. Les chercheurs du NanoBio Lab (NBL) de Singapour ont annoncé cette semaine avoir trouvé un moyen moins complexe et plus rapide pour développer des batteries au lithium-soufre. Une “révolution” qui pourrait ouvrir la voie pour que le composant devienne une alternative viable à la batterie lithium-ion et à son utilisation dans les véhicules et appareils électroniques.

Les scientifiques ont ajouté que leur nouvelle “technique simplifiée” s’impose comme un moyen pratique d’augmenter la production de nouveaux matériaux pour améliorer les performances des batteries. Il s’agit pour eux d’une “étape prometteuse” vers la commercialisation des batteries lithium-soufre, qui avaient été largement utilisées en remplacement potentiel de leurs homologues lithium-ion, ont déclaré les chercheurs dans un communiqué.

Rappelons que les avantages présentés par les batteries au lithium-soufre sont loin d’être négligeables. En théorie, les batteries au lithium-soufre peuvent stocker jusqu’à 10 fois plus d’énergie que les batteries au lithium-ion, qui, bien que largement utilisées aujourd’hui pour alimenter les appareils de communication, ont une capacité de stockage limitée et des problèmes de sécurité en raison de leur instabilité électrochimique inhérente. De plus, le soufre dispose d’une densité d’énergie théorique élevée et s’avère peu coûteux et difficile à extraire.

Des batteries plus efficaces que les traditionnelles Lithium-ion

Reste que le soufre de lithium n’était pas jusqu’à maintenant en mesure de maintenir une capacité de stockage plus élevée en raison des chargements et déchargements répétés de la batterie. Pour remédier à ce problème, l’équipe de chercheurs singapouriens à l’origine de la découverte présentée cette semaine a déclaré avoir élaboré une approche en deux étapes pour préparer la cathode, en construisant d’abord l’hôte carbone avant d’ajouter la source de soufre.

Cela a permis à l’équipe de recherche d’obtenir un nanomatériau poreux interconnecté en 3D, ont-ils expliqué, ajoutant que cette méthode empêche également l’effondrement de l’échafaudage en carbone lorsque la batterie est chargée, ce qui était typique des cathodes développées avec les méthodes actuelles.

Les effondrements au cours du cycle initial de charge et de décharge ont entraîné un changement structurel, ce qui a donné des cathodes très denses et compactes avec une surface inférieure et des pores plus petits.  En utilisant sa technique, l’équipe de chercheurs singapouriens a déclaré que leur cathode offre une capacité spécifique supérieure de 48 % et une capacité d’évanouissement inférieure de 26 % à celle des cathodes au soufre préparées de façon conventionnelle. Lorsqu’on ajoute plus de soufre au matériau, sa cathode affiche une capacité de surface pratique élevée de 4mAh par cm2.

L’équipe de chercheurs a indiqué que sa cathode au lithium-soufre avait une capacité allant jusqu’à 1 220 mAh/g, ce qui signifie qu’un gramme de ce matériau pouvait stocker une charge de 1 220 mAh. En comparaison, une cathode lithium-ion typique a une capacité énergétique de 140 mAh/g. La cathode du laboratoire a également été en mesure de conserver sa capacité sur 200 cycles de charge, avec une perte de performance minimale.

“Notre méthode est industriellement évolutive et nous pensons qu’elle aura un impact significatif sur la conception future des batteries lithium-soufre pratiques”, a indiqué le responsable de l’équipe de recherche, qui travaille également à la conception et à l’optimisation de l’anode, du séparateur et de l’électrolyte grâce à l’ingénierie des nanomatériaux, dans le but de développer un système de cellules complet pour batterie lithium-soufre offrant une capacité de stockage énergétique supérieure à celle des batteries lithium-ion traditionnelles.

Article “Singapore researchers develop way to simplify lithium-sulfur battery production” traduit et adapté par ZDNet.fr

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