Des batteries promises à un bel avenir ?

Publié par Adrien le 09/10/2018 à 08:00
Source: CEA
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© G_McKenna, Flickr, CC by-nc 2.0
Une équipe de l'Iramis a testé un nouveau matériau d'électrode à base de nanotubes de carbone fonctionnalisés pour les batteries lithium-soufre: une capacité encourageante et une excellente stabilité  !

Contrairement aux batteries Li-ion où le lithium reste sous forme ionique (Li+), les batteries Li-S possèdent une électrode négative en lithium métallique. Au cours de la décharge, le lithium se dissout à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de l'électrode positive après rupture de liaisons chimiques S-S.

Les batteries lithium-soufre pourraient offrir à terme des performances supérieures aux batteries lithium-ion largement utilisées aujourd'hui. En particulier, leur densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) est potentiellement dix fois plus élevée que celle des batteries Li-ion, avec l'avantage d'une moindre toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα...) des matières premières et d'un coût inférieur. Les batteries Li-S souffrent cependant de plusieurs limitations. Le soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...) étant un très mauvais conducteur, il faut ajouter un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) conducteur électronique. Par ailleurs, l'électrode positive se corrode au cours de la décharge, suite à la formation de polysulfures de lithium solubles dans l'électrolyte.

Pour pallier ces inconvénients, des chercheurs de l'Iramis proposent un nouveau matériau d'électrode positive : des nanotubes de carbone multi-parois, très bons conducteurs, sur lesquels sont greffées des molécules contenant des " ponts disulfures ". Ce matériau a été testé avec succès sur des piles boutons. La capacité obtenue (100 mAh.g-1) est très supérieure à celle de nanotubes de carbone seuls (5 mAh.g-1) mais encore inférieure à celle des meilleures batteries Li-ion et Li-S classique (400 mAh.g-1). En revanche, la stabilité se révèle excellente en comparaison de celle des accumulateurs Li-S conventionnels: 98 % de la capacité initiale est conservée après cinquante cycles.

Références

Sulfur containing molecules grafted on carbon nanotubes ad highly cyclable cathodes for lithium/organic batteries, ChemElectroChem
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