Des chercheurs de l'Université York ont ​​découvert un moyen de rendre les batteries au lithium plus respectueuses de l'environnement tout en conservant les performances, stabilité et capacité de stockage.

Les batteries lithium-ion utilisent des substances toxiques, métaux lourds qui peuvent avoir un impact sur l'environnement lorsqu'ils sont extraits du sol et sont difficiles à éliminer en toute sécurité. Le cobalt est l'un de ces métaux lourds, utilisé dans les électrodes de batterie. Une partie du problème est que le lithium et le cobalt ne sont pas disponibles en abondance, et les approvisionnements diminuent.

L'utilisation de matériaux organiques est la voie à suivre et des scientifiques comme le professeur Thomas Baumgartner de la Faculté des sciences et son équipe sont occupés à développer et à tester de nouvelles molécules pour trouver celles qui remplaceront les métaux rares actuellement utilisés.

"Les matériaux d'électrodes organiques sont considérés comme des matériaux extrêmement prometteurs pour les batteries durables avec des capacités de puissance élevées, " il dit.

Leur dernière percée est la création d'une nouvelle molécule organique à base de carbone qui peut remplacer le cobalt maintenant utilisé dans les cathodes ou les électrodes positives des batteries lithium-ion. Le nouveau matériau comble les lacunes du matériau inorganique tout en maintenant les performances.

"Les électrodes faites avec des matériaux organiques peuvent faire de la fabrication à grande échelle, recyclage ou élimination de ces éléments plus respectueux de l'environnement, " dit Baumgartner. " L'objectif est de créer des batteries durables qui sont stables et ont une capacité tout aussi bonne sinon meilleure. "

La recherche est publiée et présentée sur la couverture de l'édition de mars de la revue Batteries &Supercaps , une publication ChemPubSoc.

"Avec cette classe particulière de molécules que nous avons fabriquées, le composant électroactif est très adapté aux batteries car il stocke très bien les charges électriques et a une bonne stabilité à long terme, " il dit.

Baumgartner et son groupe ont déjà rendu compte du composant électroactif dans un article publié dans la revue Advanced Energy Materials.

"Nous avons optimisé ce composant électroactif et l'avons mis dans une batterie. Il a une très bonne tension, jusqu'à 3,5 volts, c'est vraiment là où se trouvent les batteries actuelles, " dit-il. " C'est un pas en avant important dans la fabrication de batteries entièrement organiques et durables. "

Baumgartner, avec les chercheurs postdoctoraux Colin Brides et Monika Stolar, ont également démontré que ce matériau est stable en fonctionnement à long terme avec la capacité de se charger et de se décharger pendant 500 cycles. L'un des inconvénients des électrodes inorganiques est qu'elles génèrent une chaleur importante lors de la charge et nécessitent des vitesses de décharge limitées pour des raisons de sécurité. Cette nouvelle molécule comble cette lacune.

L'étape suivante, dit Baumgartner, est d'améliorer encore la capacité. Son équipe développe actuellement la prochaine génération de molécules prometteuses d'augmenter la capacité actuelle.