(Phys.org) -- Les batteries au lithium-ion conduisent les appareils des voitures électriques aux smartphones. Et la société exige plus de batteries avec plus de capacité de chaque batterie.

Pour aider à répondre à cette demande, Les utilisateurs et les chercheurs de l'EMSL mettent leur énergie derrière une nouvelle idée intelligente qui, au sens propre, donne aux batteries un peu d'espace pour grandir. Les batteries lithium-ion génèrent de l'électricité en faisant passer les ions lithium à travers un électrolyte. Dans une batterie complètement chargée, les ions lithium sont stockés dans une cathode, comme l'oxyde de lithium cobalt (LiCoO 2 ).

Lors de l'utilisation, les ions lithium s'écoulent de la cathode à travers un électrolyte dans l'anode, le plus souvent en carbone. Lors de la recharge, les ions sont repoussés vers la cathode où ils ont commencé. Les chercheurs se sont appuyés sur la technologie actuelle en fabriquant un nouveau type d'anode qui se compose de nanoparticules de silicium uniques à l'intérieur de coques de carbone, un peu comme les jaunes à l'intérieur des œufs.

Dans cette nouvelle conception, les ions lithium s'écoulent de la cathode à travers l'électrolyte, diffuser à travers les coques de carbone, et pénètrent dans le silicium, qui peut contenir dix fois plus d'ions lithium que le carbone seul.

En laissant juste ce qu'il faut d'espace, les nanoparticules de silicium lithiées gonflent pour se remplir, mais pas éclaté, la coque en carbone.

Le résultat?

Un système de batterie au lithium-ion qui, par rapport aux batteries commerciales, contient sept fois plus d'énergie et peut être déchargé et rechargé cinq fois plus avant de s'user. Critique à sa bonne performance, le nouveau système forme une croûte stable, une interphase d'électrolyte solide, sur l'anode qui est une conséquence de la décomposition de l'électrolyte. De plus, le processus de fabrication de l'équipe est abordable, efficace, et peut être facilement agrandi.