Les batteries lithium-ion rechargeables (LIB) sont considérées comme le meilleur espoir pour la technologie des batteries de nouvelle génération, grâce à leur longue durée de vie, puissance spécifique et densité d'énergie élevées. Cependant, ils n'ont pas répondu aux demandes toujours croissantes des technologies émergentes telles que les véhicules électriques. La technologie des batteries Li-Se est de plus en plus considérée comme une véritable alternative aux LIB en raison de sa capacité volumique théorique élevée et de sa conductivité beaucoup plus élevée.

Dans la première étude du genre, publié par le Communication Nature journal, ingénieurs de l'Advanced Technology Institute (ATI) de Surrey, en collaboration avec l'équipe de l'University Technology of Sydney détaillent comment ils ont utilisé un catalyseur à un seul atome pour créer des cathodes très efficaces pour les batteries Li-Se. Ils démontrent que leurs batteries ont une capacité de cadence supérieure et des performances de cyclisme à long terme exceptionnelles.

L'équipe de Surrey contrôlait délicatement les particules de charpente d'imidazolate zéolitique (ZIF) qui étaient placées à la surface de sphères de polystyrène. Le noyau-coque du ZIF a ensuite été converti en un matériau de carbone structuré creux.

Grâce à un réglage plus fin, l'équipe de l'ATI a produit avec succès un électrocatalyseur atomique au cobalt, carbone poreux creux dopé à l'azote, nanoparticules creuses poreuses de carbone et de cobalt dopées à l'azote. En incorporant du sélénium dans des particules de carbone structurées creuses, des composites carbone/sélénium ont été produits.

Les électrocatalyseurs atomiques au cobalt ont été utilisés comme matériaux de cathode pour les batteries Li-Se et ont clairement montré des performances électrochimiques supérieures, y compris une capacité de débit supérieure (311 mA h g ^-1 à 50 C) et une excellente stabilité en cyclage (267 mA h g ^-1 après 5000 cycles avec une décroissance de capacité de 0,0067 % par cycle à une densité de courant de 50 °C) avec un rendement coulombique de ~ 100 %.

Dr Jian Liu, l'un des principaux auteurs et professeur agrégé de matériaux énergétiques à l'ATI, mentionné:

« Nous croyons vraiment que notre matériau synthétisé dopé au cobalt atomique peut ouvrir la voie à des batteries au lithium-sélénium pour devenir la technologie de batterie de référence pour les générations futures. Bien que nos résultats soient incroyablement encourageants, il reste encore du chemin à parcourir pour réaliser notre rêve de haute capacité, la technologie des batteries durables une réalité."

Professeur Ravi Silva, directeur de l'ATI à l'Université de Surrey, mentionné:

"Nous sommes incroyablement fiers du travail très créatif et excellent que l'équipe du Dr Liu a produit, une recherche qui pourrait être un moment décisif pour le développement de la technologie des batteries durables."