A la recherche d'un partenaire fiable, charge rapide, batterie froide pour automobiles, un auto-assemblage, une fine couche de molécules électrochimiquement actives peut être la solution, selon une équipe ou des chercheurs.

"La batterie au lithium métal est la prochaine génération de batterie après la batterie lithium-ion, " a déclaré Donghai Wang, professeur de génie mécanique et chercheur clé au Battery and Energy Storage Technology Center, État de Penn. "Il utilise une anode au lithium et a une densité d'énergie plus élevée, mais a des problèmes de croissance dendritique, faible efficacité et faible durée de vie."

La solution à ces problèmes, selon les chercheurs, est une monocouche auto-assemblante qui est électrochimiquement active afin qu'elle puisse se décomposer en ses composants appropriés et protéger la surface de l'anode de lithium.

La batterie est composée de l'anode au lithium, une cathode en oxyde de lithium métallique et un électrolyte qui a également des matériaux conducteurs lithium-ion et le protecteur, couche de film mince. Sans cette couche, la batterie aurait tendance à développer des pointes de cristaux de lithium si elle était chargée rapidement ou par temps froid. Ces pointes de lithium finissent par court-circuiter la batterie, diminuant considérablement l'utilité et la durée de vie du cycle.

"La clé est de régler la chimie moléculaire pour qu'elle s'auto-assemble à la surface, " a déclaré Wang. " La monocouche fournira une bonne interface d'électrolyte solide lors de la charge, et protéger l'anode de lithium.

Les chercheurs déposent la monocouche sur une fine couche de cuivre. Lorsque la batterie se charge, le lithium frappe la monocouche et se décompose pour former une couche interfaciale stable. Du lithium est déposé sur le cuivre avec la couche restante, et la partie décomposée de la couche d'origine se reforme sur le lithium, protéger le lithium et empêcher la formation de dendrites de lithium.

Selon les chercheurs, cette technologie peut augmenter la capacité de stockage de la batterie et peut augmenter le nombre de fois où la batterie peut être chargée. Cependant, À ce point, la batterie ne peut être rechargée que quelques centaines de fois. Les chercheurs ont rendu compte de leurs travaux dans un récent numéro de Énergie naturelle .

"La clé est que cette technologie montre une capacité à former une couche lorsque cela est nécessaire à temps et à se décomposer et à se reformer spontanément afin qu'elle reste sur le cuivre et couvre également la surface du lithium, " a déclaré Wang. " Finalement, il pourrait être utilisé pour les drones, voitures, ou de très petites batteries utilisées pour des applications sous-marines à basse température.