considérablement plus longue durée, des batteries au lithium métal à charge plus rapide et plus sûres peuvent être possibles, selon les recherches de Penn State, récemment publié dans Énergie naturelle .

Les chercheurs ont développé un système tridimensionnel, éponge polymère réticulée qui se fixe au placage métallique d'une anode de batterie.

« Ce projet vise à développer la prochaine génération de batteries métalliques, " a déclaré Donghai Wang, professeur de génie mécanique et chercheur principal du projet. "Le lithium métal a été essayé dans les batteries pendant des décennies, mais il y a des problèmes fondamentaux qui entravent leur avancement."

Sous une contrainte supplémentaire, comme dans les modes de recharge rapide souhaités dans les véhicules électriques, Les batteries lithium-ion (Li) sont vulnérables à la croissance dendritique, des formations en forme d'aiguilles qui peuvent réduire la durée de vie du cycle et potentiellement causer des problèmes de sécurité, notamment des incendies ou des explosions.

"Notre approche était d'utiliser un polymère à l'interface du métal Li, " a expliqué Wang. Le matériau agit comme une éponge poreuse qui favorise non seulement le transfert d'ions, mais inhibe également la détérioration.

"Cela a permis au placage métallique d'être exempt de dendrites, même à basses températures et conditions de charge rapide, " il a dit.

Wang, qui est membre du corps professoral affilié aux Penn State Institutes of Energy and the Environment, appartient également au Battery Energy and Storage Technology Center, un institut de recherche de premier plan dans le domaine du stockage d'énergie.

Un élément essentiel à la fois de l'IEE et de la mission du Centre BEST, ce projet a réuni des chercheurs de différentes disciplines au sein de l'Université.

"La collaboration dans cette cohorte a vraiment aidé à faire avancer ce document, " a expliqué Wang. " Cela nous a permis d'examiner les différents aspects de ce problème, de la science des matériaux, ingénieur chimiste, chimie, et des perspectives d'ingénierie mécanique.

Dans ce travail collaboratif, Le groupe de Long-Qing Chen du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux a mené des travaux de modélisation pour comprendre l'amélioration des anodes en métal Li.

Les applications pratiques de ce travail pourraient permettre des technologies de batteries métalliques plus puissantes et stables faisant partie intégrante de la vie quotidienne, selon les chercheurs.

« Dans un véhicule électrique, il pourrait augmenter la portée d'un lecteur avant d'avoir besoin d'une charge de centaines de kilomètres, ", a déclaré Wang. "Cela pourrait également prolonger la durée de vie de la batterie des smartphones."

En regardant vers l'avenir, l'équipe explorera les applications pratiques d'une cellule de batterie grand format pour démontrer ses avantages et sa faisabilité.

Wang a dit, « Nous voulons faire avancer ces technologies. Avec ce travail, Je suis convaincu que nous pouvons doubler le cycle de vie de ces batteries Li métal."