Les systèmes lithium-oxygène pourraient un jour surpasser les batteries lithium-ion actuelles en raison de leur potentiel de densité énergétique élevée. Cependant, un certain nombre de questions importantes, tels que leur faible stabilité électrochimique doivent être traités avant que ces systèmes puissent concurrencer avec succès les batteries rechargeables actuelles. Aujourd'hui, dans ACS Science centrale , les chercheurs signalent un nouveau type de cathode, ce qui pourrait faire des batteries lithium-oxygène une option pratique.

Xin-Bo Zhang et ses collègues notent que la plupart des problèmes associés aux systèmes de batteries lithium-oxygène proviennent de deux espèces d'oxygène hautement réduites qui réagissent facilement avec l'électrolyte et la cathode. Le carbone est une cathode commune à haute performance, mais il est instable dans ces systèmes. Donc, l'équipe a émis l'hypothèse que la clé pour libérer le potentiel des batteries lithium-oxygène pourrait être de créer des cathodes non réactives aux espèces d'oxygène réduites, mais qui ont toujours le même très conducteur, faible poids, caractéristiques poreuses des cathodes de carbone. Les chercheurs ont réussi à créer une cathode ultralégère entièrement métallique.

La conception incorporait trois formes de nickel, dont un intérieur en nickel nanoporeux et une surface en alliage or-nickel directement attachée à la mousse de nickel. Par rapport aux cathodes en carbone, le système a une capacité beaucoup plus élevée et est stable pendant 286 cycles, qui est parmi les meilleurs pour les systèmes lithium-oxygène, et est presque compétitif avec les systèmes lithium-ion commerciaux actuels. Une expérimentation plus poussée a montré que la stabilité et les performances découlent à la fois du métal utilisé et de sa structure nanoporeuse, et que ces deux aspects pourraient être optimisés pour améliorer encore les performances.