Lorsque les batteries sont chargées et utilisées, une couche complexe SEI (solid electrolyte interphase) est formée. Sa structure ressemble à une mosaïque constituée de parties organiques et inorganiques assemblées à partir de plusieurs blocs.

Les chercheurs ont remarqué que si une couche artificielle est appliquée à la surface de l'électrode d'une batterie, les batteries peuvent être rechargées et utilisées plus longtemps. Le matériau d'électrode réel est enregistré lorsque la couche ajoutée séparément réagit et forme une couche SEI protectrice. La surface d'un SEI produit artificiellement est également plus uniforme et de meilleure qualité que celle d'une couche naturellement développée.

Matériaux inorganiques, c'est-à-dire des matériaux qui ne contiennent pas de carbone, ont été utilisés dans le dépôt de la couche atomique. Maintenant, Les chercheurs de l'Université Aalto ont été les premiers au monde à produire un revêtement utilisant du dioxyde de carbone dans le dépôt de couche moléculaire.

"Nous allons fabriquer un revêtement qui imite une couche SEI complètement naturelle et qui, nous l'espérons, protégera le matériau de l'électrode lui-même, ", explique le doctorant Juho Heiska.

En plus d'augmenter la durabilité de la batterie, le SEI artificiel peut également permettre l'utilisation de nouveaux, des matériaux d'électrode plus efficaces. La batterie est toujours composée de deux électrodes, chacun avec ses propres caractéristiques qui affectent les performances de la batterie.

"Ce serait un jackpot, si les batteries pouvaient utiliser du lithium métallique. Si du lithium métal propre peut être utilisé en toute sécurité, cela augmenterait considérablement la capacité des batteries. Avec l'aide d'un SEI artificiel, c'est peut être possible, " dit Juho Heiska. Le lithium métallique peut enflammer la batterie s'il entre en contact avec de l'eau ou de l'air. donc, difficile de l'utiliser dans des batteries.

L'utilisation des piles augmente rapidement dans la société, comme, par exemple, les véhicules électriques deviennent de plus en plus courants. Par conséquent, l'amélioration de la durabilité et de l'efficacité est importante pour l'environnement.

"L'extraction du métal est trop bon marché en ce moment, c'est pourquoi les entreprises ne sont pas incitées à fabriquer des produits avec une durée de vie plus longue. Et les consommateurs ne sont pas intéressés à payer plus pour les batteries, " dit Juho Heiska.

L'étude a réussi à construire une partie organique de SEI. Prochain, les chercheurs testeront comment le revêtement artificiel maintenant développé protège la batterie.

L'article a été publié dans Avancées à l'échelle nanométrique en mai 2020.