Une feuille de nanotubes de carbone alignés est enroulée sur un cylindre. Crédit :Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA. Reproduit avec autorisation.
Des chercheurs de la North Carolina State University ont créé un nouveau nano-échafaudage flexible pour les batteries lithium-ion rechargeables qui pourrait aider à prolonger la durée de vie des batteries de téléphones portables et de voitures électriques.
La recherche, Publié dans Matériaux avancés , montre le potentiel des feuilles fabriquées de nanotubes de carbone alignés recouverts de silicium, un matériau avec une capacité de stockage d'énergie beaucoup plus élevée que les composites de graphite généralement utilisés dans les batteries lithium-ion.
« Mettre du silicium dans des batteries peut produire une énorme augmentation de la capacité, 10 fois plus importante, " a déclaré le Dr Philip Bradford, professeur assistant en génie textile, chimie et science à NC State. "Mais l'ajout de silicium peut également créer 10 fois plus de problèmes."
Un défi important dans l'utilisation du silicium est qu'il gonfle lorsque les batteries lithium-ion se déchargent. Au fur et à mesure du cycle des batteries, le silicium peut se détacher de l'électrode et flotter (appelé pulvérisation) au lieu de rester en place, rendant les batteries moins stables.
Lorsque les nanotubes de carbone recouverts de silicium ont été alignés dans une direction comme une couche de pailles posées bout à bout, la structure permettait une dilatation contrôlée afin que le silicium soit moins sujet à la pulvérisation, dit Xiangwu Zhang, professeur agrégé de génie textile, chimie et science à NC State.
Des forêts de nanotubes de carbone (CNT) alignées à croissance verticale sont dessinées dans des feuilles de CNT alignées et recouvertes de silicium. Crédit :Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA. Reproduit avec autorisation.
"Il y a une énorme demande de batteries pour téléphones portables et véhicules électriques, qui nécessitent une capacité énergétique plus élevée pour des distances de conduite plus longues entre les charges, ", a déclaré Zhang. "Nous pensons que cet échafaudage en nanotubes de carbone a potentiellement la capacité de changer l'industrie, bien que les aspects techniques devront être élaborés. Le processus de fabrication que nous utilisons est évolutif et pourrait bien fonctionner en production commerciale."
