Les batteries lithium-ion sont utilisées pour alimenter de nombreuses choses à partir des téléphones portables, ordinateurs portables, tablettes aux voitures électriques. Mais ils ont quelques inconvénients, y compris un stockage d'énergie limité, faible durabilité et long temps de charge. Maintenant, des chercheurs de l'Institut de bio-ingénierie et de nanotechnologie (IBN) d'A*STAR ont développé une nouvelle façon de produire des batteries lithium-ion plus durables et plus durables. Cette découverte a été rapportée aujourd'hui dans le Matériaux avancés journal.

Dirigé par le directeur exécutif de l'IBN, le professeur Jackie Y. Ying, les chercheurs ont inventé une méthode généralisée de production de matériaux d'anode pour les batteries lithium-ion. Les anodes sont constituées de nanofeuillets d'oxyde métallique, qui sont ultra-minces, matériaux bidimensionnels avec d'excellentes propriétés électrochimiques et mécaniques.

Ces nanofeuillets sont au nombre de 50, 000 fois plus mince qu'une feuille de papier, permettant une charge plus rapide de l'énergie par rapport à la technologie de batterie actuelle. La grande surface des nanofeuillets permet un meilleur contact avec l'électrolyte, augmentant ainsi la capacité de stockage. Le matériau est également très résistant et ne se casse pas facilement, ce qui améliore la durée de vie de la batterie. Les méthodes existantes de fabrication de nanofeuillets d'oxyde métallique prennent du temps et sont difficiles à mettre à l'échelle.

Les chercheurs de l'IBN ont proposé un moyen plus simple et plus rapide de synthétiser des nanofeuillets d'oxyde métallique à l'aide d'oxyde de graphène. L'oxyde de graphène est un matériau carboné 2-D avec une réactivité chimique qui facilite la croissance d'oxydes métalliques à sa surface.

L'oxyde de graphène a été utilisé comme modèle pour faire croître des oxydes métalliques en structures de nanofeuilles via un processus de mélange simple, suivi d'un traitement thermique. Les chercheurs ont pu synthétiser une grande variété d'oxydes métalliques sous forme de nanofeuillets, avec contrôle sur la composition et les propriétés.

La nouvelle technique prend un jour pour produire les nanofeuilles, par rapport à une semaine pour les méthodes précédemment signalées. Il ne nécessite pas l'utilisation d'une chambre de pression et ne comporte que deux étapes dans le processus de synthèse, rendant les nanofeuillets faciles à fabriquer à grande échelle.

Les tests ont montré que les nanofeuilles produites à l'aide de cette approche généralisée ont d'excellentes performances d'anode de batterie lithium-ion, avec certains matériaux qui durent trois fois plus longtemps que les anodes en graphite utilisées dans les batteries actuelles.

« Nos nanofeuilles se sont révélées très prometteuses pour une utilisation comme anodes lithium-ion. Cette nouvelle méthode pourrait être la prochaine étape vers le développement de nanofeuilles d'oxyde métallique pour les batteries lithium-ion hautes performances. Elle peut également être utilisée pour faire progresser d'autres applications dans le stockage d'énergie. , catalyse et capteurs, ", a déclaré le professeur Ying.