Une touche d'asphalte peut être le secret des batteries lithium métal haute capacité qui se chargent 10 à 20 fois plus vite que les batteries lithium-ion commerciales, selon les scientifiques de l'Université Rice.

Le laboratoire Rice du chimiste James Tour a développé des anodes composées de carbone poreux à base d'asphalte qui ont montré une stabilité exceptionnelle après plus de 500 cycles de charge-décharge. Une densité de courant élevée de 20 milliampères par centimètre carré a démontré la promesse du matériau pour une utilisation dans des dispositifs de charge et de décharge rapides qui nécessitent une densité de puissance élevée. La découverte est rapportée dans le journal de l'American Chemical Society ACS Nano .

"La capacité de ces batteries est énorme, mais ce qui est tout aussi remarquable, c'est que nous pouvons les amener de zéro charge à pleine charge en cinq minutes, plutôt que les deux heures typiques ou plus nécessaires avec d'autres batteries, ", a déclaré la tournée.

Le laboratoire du Tour utilisait auparavant un dérivé de l'asphalte, en particulier, gilsonite non traitée, le même type utilisé pour la batterie - pour capturer les gaz à effet de serre du gaz naturel. Cette fois, les chercheurs ont mélangé de l'asphalte avec des nanorubans de graphène conducteurs et ont enduit le composite de lithium métal par dépôt électrochimique.

Le laboratoire a combiné l'anode avec une cathode en carbone sulfuré pour fabriquer des batteries complètes à tester. Les batteries ont montré une densité de puissance élevée de 1, 322 watts par kilogramme et densité énergétique élevée de 943 wattheures par kilogramme.

Les tests ont révélé un autre avantage important :le carbone a atténué la formation de dendrites de lithium. Ces dépôts de mousse envahissent l'électrolyte d'une batterie. S'ils s'étendent assez loin, ils court-circuitent l'anode et la cathode et peuvent provoquer une défaillance de la batterie, prendre feu ou exploser. Mais le carbone dérivé de l'asphalte empêche toute formation de dendrite.

Un projet antérieur du laboratoire a révélé qu'une anode de graphène et de nanotubes de carbone empêchait également la formation de dendrites. Tour a déclaré que le nouveau composite est plus simple.

« Alors que la capacité entre l'ancienne et cette nouvelle batterie est similaire, se rapprochant de la limite théorique du lithium métal, le nouveau carbone dérivé de l'asphalte peut absorber plus de lithium métal par unité de surface, et c'est beaucoup plus simple et moins cher à faire, " il a dit. " Il n'y a pas d'étape de dépôt chimique en phase vapeur, pas d'étape de dépôt par faisceau électronique et pas besoin de faire croître des nanotubes à partir de graphène, donc la fabrication est grandement simplifiée."