Les chercheurs ont testé le matériau sur des piles bouton. Crédit :Mikko Raskinen / Université Aalto
Avec des personnes souhaitant utiliser des appareils électroniques plus petits, des systèmes de stockage d'énergie plus petits sont nécessaires. Des chercheurs de l'Université Aalto en Finlande ont démontré la fabrication de films minces d'électrodes de lithium organiques électrochimiquement actives, qui contribuent à rendre les microbatteries plus efficaces qu'auparavant. Les chercheurs ont utilisé une technique combinée de dépôt de couche atomique/moléculaire (ALD/MLD), préparer du téréphtalate de lithium, un matériau d'anode récemment trouvé pour une batterie lithium-ion.
Lorsque les microbatteries sont fabriquées, le principal défi est de les rendre capables de stocker de grandes quantités d'énergie dans un petit espace. Une façon d'améliorer la densité énergétique est de fabriquer les batteries sur la base d'architectures microstructurées tridimensionnelles. Cela peut augmenter la surface efficace à l'intérieur d'une batterie, voire des dizaines de fois. Cependant, la production de matériaux adaptés à ces derniers s'est avérée très difficile.
"L'ALD est une excellente méthode pour fabriquer des matériaux de batterie adaptés aux architectures microstructurées 3D. Notre méthode montre qu'il est même possible de produire des matériaux d'électrode organiques en utilisant ALD, ce qui augmente les opportunités de fabrication de microbatteries performantes, ", déclare le doctorant Mikko Nisula de l'Université d'Aalto.
Le procédé de dépôt des chercheurs pour le téréphtalate de Li est bien conforme aux principes de base de la croissance de type ALD, y compris les réactions de surface auto-saturées séquentielles, ce qui est une nécessité lorsque l'on vise des dispositifs micro-lithium-ion avec des architectures tridimensionnelles. Les films tels que déposés sont cristallins dans la plage de températures de dépôt de 200 à 280 °C, qui est un trait qui est fortement souhaité pour un matériau d'électrode, mais plutôt inhabituel pour les films minces hybrides organiques-inorganiques.
L'échantillon donne un aspect bleu à un substrat en acier. Derrière la main se trouve un réacteur ALD. Crédit :Mikko Raskinen / Université Aalto
Une excellente capacité de débit est constatée pour les films Li-téréphtalate, sans additifs conducteurs requis. Les performances de l'électrode peuvent être encore améliorées en déposant une fine couche protectrice d'électrolyte à l'état solide LiPON sur le dessus du téréphtalate de Li. Cela donne des structures très stables avec une capacité de rétention de plus de 97% après 200 cycles de charge/décharge à 3,2 C.
L'étude sur la méthode a été publiée dans la dernière édition de Lettres nano .
