Les batteries lithium-dioxyde de carbone sont des systèmes de stockage d'énergie intéressants car elles ont une densité d'énergie spécifique qui est plus de sept fois supérieure à celle des batteries lithium-ion couramment utilisées. Cependant, jusqu'à maintenant, les scientifiques n'ont pas été en mesure de développer un prototype entièrement rechargeable, malgré leur potentiel à stocker plus d'énergie.

Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago sont les premiers à montrer que les batteries lithium-dioxyde de carbone peuvent être conçues pour fonctionner de manière entièrement rechargeable, et ils ont testé avec succès un prototype de batterie lithium-dioxyde de carbone exécutant jusqu'à 500 cycles consécutifs de processus de charge/recharge.

Leurs conclusions sont publiées dans la revue Matériaux avancés .

« Les batteries lithium-dioxyde de carbone sont attrayantes depuis longtemps, mais en pratique, nous n'avons pas pu en obtenir un qui soit vraiment efficace jusqu'à présent, " dit Amin Salehi-Khojin, professeur agrégé de génie mécanique et industriel au Collège d'ingénierie de l'UIC.

Traditionnellement, lorsqu'une batterie lithium-dioxyde de carbone se décharge, elle produit du carbonate de lithium et du carbone. Le carbonate de lithium se recycle pendant la phase de charge, mais le carbone s'accumule juste sur le catalyseur, conduisant finalement à la défaillance de la batterie.

"L'accumulation de carbone bloque non seulement les sites actifs du catalyseur et empêche la diffusion du dioxyde de carbone, mais déclenche également la décomposition de l'électrolyte à l'état chargé, " a déclaré Alireza Ahmadiparidari, premier auteur de l'article et étudiant diplômé de l'UIC College of Engineering.

Salehi-Khojin et ses collègues ont utilisé de nouveaux matériaux dans leur batterie expérimentale au dioxyde de carbone pour encourager le recyclage complet du carbonate de lithium et du carbone. Ils ont utilisé du bisulfure de molybdène comme catalyseur cathodique combiné à un électrolyte hybride pour aider à incorporer le carbone dans le processus de cyclage.

Spécifiquement, leur combinaison de matériaux produit un seul composite de produits à plusieurs composants plutôt que des produits séparés, rendre le recyclage plus efficace.

« Notre combinaison unique de matériaux permet de fabriquer la première batterie au lithium-dioxyde de carbone neutre en carbone avec beaucoup plus d'efficacité et une longue durée de vie, qui lui permettra d'être utilisé dans des systèmes avancés de stockage d'énergie, " a déclaré Salehi-Khojin.