Il s'agit d'une batterie lithium fer phosphate créée dans le laboratoire Kisailus. Crédit :UC Riverside
Les batteries qui alimentent les voitures électriques ont des problèmes. Ils mettent beaucoup de temps à se charger. La charge ne tient pas assez longtemps pour parcourir de longues distances. Ils ne permettent pas aux conducteurs d'accélérer rapidement. Ils sont gros et volumineux.
Des chercheurs de l'Université de Californie, Le Bourns College of Engineering de Riverside a repensé les matériaux des composants de la batterie d'une manière respectueuse de l'environnement pour résoudre certains de ces problèmes. En créant des nanoparticules de forme contrôlée, ils croient plus petit, des batteries plus puissantes et économes en énergie peuvent être construites.
"C'est une critique, étape fondamentale dans l'amélioration de l'efficacité de ces batteries, " a déclaré David Kisailus, professeur agrégé de génie chimique et environnemental et chercheur principal sur le projet.
En plus des voitures électriques, les batteries repensées pourraient être utilisées pour le stockage d'énergie municipal, y compris l'énergie produite par le soleil et le vent.
Les premiers résultats sont présentés dans un article qui vient d'être publié intitulé "Synthèse Solvothermal, Développement et performances des nanostructures LiFePO4" dans la revue Croissance et conception du cristal .
Kisaïlus, qui est également le professeur titulaire Winston Chung en innovation énergétique, et Jianxin Zhu, un doctorat étudiant travaillant avec Kisailus, étaient les principaux auteurs de l'article. Les autres auteurs étaient :Joseph Fiore, Dongsheng Li, Nichola Kinsinger et Qianqian Wang, qui ont tous travaillé auparavant avec Kisailus; Elaine DiMasi, du Laboratoire national de Brookhaven; et Juchen Guo, professeur adjoint de génie chimique et environnemental à l'UC Riverside.
Les chercheurs du laboratoire de biomimétique et de matériaux nanostructurés de Kisailus ont entrepris d'améliorer l'efficacité des batteries lithium-ion en ciblant l'un des composants matériels de la batterie, la cathode.
David Kisailus et Jianxin Zhu se tiennent entre un ordinateur où ils testent la batterie. Crédit :UC Riverside
Phosphate de fer lithium (LiFePO4), un type de cathode, a été utilisé dans les véhicules électriques en raison de son faible coût, faible toxicité et stabilité thermique et chimique. Cependant, son potentiel commercial est limité car il a une mauvaise conductivité électronique et les ions lithium y sont peu mobiles.
Plusieurs méthodes de synthèse ont été utilisées pour surmonter ces déficiences en contrôlant la croissance des particules. Ici, Kisailus et son équipe ont utilisé une méthode de synthèse solvothermique, placer essentiellement des réactifs dans un récipient et les chauffer sous pression, comme une cocotte minute.
Kisaïlus, Zhu et leur équipe ont utilisé un mélange de solvants pour contrôler la taille, forme et la cristallinité des particules, puis surveillé attentivement la formation du phosphate de fer et de lithium. En faisant cela, ils ont pu déterminer la relation entre les nanostructures qu'elles formaient et leurs performances dans les batteries.
En contrôlant la taille des nanocristaux, qui étaient généralement 5, 000 fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu humain, dans des particules de LiFePO4 à forme contrôlée, L'équipe de Kisailus a montré que des batteries avec plus de puissance à la demande peuvent être générées.
Ces particules modulées en taille et en forme offrent une fraction plus élevée de points d'insertion et des trajets optiques réduits pour le transport Li-ion, améliorant ainsi les taux de batterie. Kisailus et son équipe affinent actuellement ce processus pour non seulement améliorer encore les performances et réduire les coûts, mais aussi mettre en œuvre l'évolutivité.
