Des chercheurs de l'Université du Delaware ont découvert que les films de nanotubes de carbone fragmentés peuvent servir de conducteurs adhésifs dans les batteries lithium-ion.
Les batteries lithium-ion alimentent une vaste gamme d'appareils modernes, à partir de téléphones portables, ordinateurs portables, et des pointeurs laser vers des thermomètres, prothèses auditives, et stimulateurs cardiaques. Les électrodes de ces batteries comprennent généralement trois composants :des matières actives, additifs conducteurs, et des liants.
Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Université du Delaware a découvert un matériau conducteur "collant" qui peut éliminer le besoin de liants.
"Le problème avec la technologie actuelle est que les liants altèrent les performances électrochimiques de la batterie en raison de leurs propriétés isolantes, " dit Bingqing Wei, professeur de génie mécanique. "En outre, les solvants organiques utilisés pour mélanger les liants et les matériaux conducteurs ajoutent non seulement aux dépenses du produit final, mais sont aussi toxiques pour l'homme."
Les nanotubes de carbone à la rescousse
Wei et le doctorant Zeyuan Cao ont récemment découvert que les macrofilms de nanotubes de carbone fragmentés (FCNT) peuvent servir de conducteurs adhésifs, combinant deux fonctions dans un seul matériau. Leur travail est rapporté dans ACS Nano , une publication spécialisée de l'American Chemical Society, et ils ont déposé une demande de brevet sur la découverte.
Bingqing Wei dirige une équipe de recherche qui a découvert que les films de nanotubes de carbone fragmentés peuvent servir de conducteurs adhésifs dans les batteries lithium-ion.
Wei explique que les FCNT sont des maillages en forme de toile avec des "tentacules" couplés à des matériaux actifs de cathode et d'anode à base de lithium. Ils sont ensuite assemblés à l'aide d'un simple traitement par ultrasons. Le procédé n'utilise aucun solvant organique.
"Nous avons constaté que les conducteurs adhésifs FCNT ont en fait une force d'adhérence plus élevée que le PVDF, le liant traditionnellement utilisé dans la fabrication des batteries lithium-ion, " dit-il. " Nous avons également démontré que ces électrodes composites présentent une conductivité électrique plus élevée que les matériaux traditionnels, et nous avons obtenu ces avantages grâce à un processus de fabrication écologique à faible coût qui remplace les solvants organiques toxiques par de l'eau et de l'alcool uniquement."
« Il existe un vaste marché pour les batteries lithium-ion, " il ajoute, " et nous voyons un grand potentiel pour l'utilisation de cette technologie dans les applications automobiles, où une charge et une décharge rapides sont nécessaires."
La stratégie d'approche pourrait également être utilisée pour la préparation d'électrodes pour d'autres dispositifs de stockage d'énergie tels que les condensateurs électrochimiques.
