Schéma conceptuel d'une électrode à air en feuille de CNT (à gauche) et des caractéristiques de charge-décharge de la batterie lithium-air à ultra-haute capacité (à droite). Crédit :Institut national des sciences des matériaux (NIMS)
Une équipe de recherche NIMS dirigée par Yoshimi Kubo et Akihiro Nomura a développé des batteries lithium-air avec une capacité de stockage électrique 15 fois supérieure à la capacité des batteries lithium-ion conventionnelles utilisant des nanotubes de carbone (CNT) comme matériau d'électrode à air.
La demande de batteries rechargeables devrait augmenter rapidement en tant que sources d'énergie des véhicules électriques et sources conjointes d'électricité domestique avec des cellules solaires. Les batteries lithium-ion actuelles présentent des avantages de compacité, hautes tensions, et longue vie, mais leurs densités énergétiques, qui représentent les capacités de stockage électrique, ont presque atteint leur limite. Les batteries lithium-air ont un grand potentiel pour surmonter ce problème. La batterie lithium-air aurait la densité d'énergie la plus élevée en théorie. La batterie telle qu'elle est théorisée peut avoir une capacité considérablement élevée et réduire les coûts de production. Cependant, la recherche sur les batteries conventionnelles se concentre généralement sur des études de base des réactions des batteries en utilisant de petites quantités de matériaux, et n'est donc pas conçu pour démontrer de grandes capacités de batterie en utilisant des cellules de taille et de forme réelles.
L'équipe de recherche a récemment atteint une capacité de stockage électrique très élevée de 30 mAh/cm2 en utilisant des formes de cellules réalistes. Cette valeur représente une capacité environ 15 fois supérieure par rapport à la capacité des batteries lithium-ion classiques (environ 2 mAh/cm2). Cette réalisation a été réalisée en utilisant des NTC comme matériau d'électrode à air, optimisant ainsi la microstructure de l'électrode. Les chercheurs pensent que la grande capacité de la batterie peut être attribuée à la grande surface et à la structure flexible des NTC. Il est peu probable que les connaissances existantes puissent expliquer l'augmentation de capacité observée dans cette étude, et ces résultats peuvent stimuler la discussion sur les mécanismes de réaction des batteries lithium-air.
Au vu de ces résultats, les scientifiques visent à développer des pratiques, batteries lithium-air haute capacité en explorant des techniques pour augmenter la densité énergétique dans les empilements de couches cellulaires, et éliminer les impuretés de l'air.
