Des chercheurs de l'Université de Californie, Le Riverside Bourns College of Engineering a développé un système tridimensionnel, décoré de silicone, architecture de cluster de nanotubes de carbone en forme de cône pour les anodes de batteries lithium-ion qui pourraient permettre de charger des appareils électroniques portables en 10 minutes, au lieu d'heures.

Les batteries lithium-ion sont la batterie rechargeable de choix pour les appareils électroniques portables et les véhicules électriques. Mais, ils présentent des problèmes. Les batteries des véhicules électriques sont responsables d'une partie importante de la masse du véhicule. Et la taille des batteries dans les appareils électroniques portables limite la tendance à la réduction de la taille.

Le silicium est un type de matériau d'anode qui reçoit beaucoup d'attention car sa capacité de charge totale est 10 fois supérieure à celle des anodes de batterie lithium-ion à base de graphite du commerce. Considérez une batterie pleine cellule emballée. Le remplacement de l'anode en graphite couramment utilisée par des anodes en silicium entraînera potentiellement une augmentation de 63 % de la capacité totale des cellules et une batterie 40 % plus légère et plus petite.

Dans un papier, Grappes de nanotubes de carbone en forme de cône décoré de silicium pour l'anode de batterie au lithium-ion , récemment publié dans la revue Petit , Les chercheurs de l'UC Riverside ont développé une nouvelle structure d'architecture de clusters de nanotubes de carbone en forme de cône décorés de silicium en trois dimensions via un dépôt chimique en phase vapeur et un traitement plasma à couplage inductif.

Les batteries lithium-ion basées sur cette nouvelle architecture démontrent une capacité réversible élevée et une excellente stabilité en cyclage. L'architecture démontre une excellente stabilité électrochimique et irréversibilité même à des taux de charge et de décharge élevés, presque 16 fois plus rapide que les anodes conventionnelles à base de graphite.

Les chercheurs pensent que le taux de charge et de décharge ultrarapide peut être attribué à deux raisons, dit Wei Wang, auteur principal de l'article.

Une, la connexion transparente entre la feuille de cuivre recouverte de graphène et les nanotubes de carbone améliore l'intégrité du contact entre le matériau actif et le collecteur de courant, ce qui facilite le transfert de charge et de chaleur dans le système d'électrodes.

Deux, l'architecture en forme de cône offre de petits canaux d'interpénétration pour un accès plus rapide à l'électrolyte dans l'électrode, ce qui peut améliorer les performances de débit.