Une équipe dirigée par Cheong Ying Chan, professeur d'ingénierie et d'environnement, le professeur ZHAO Tianshou, Professeur titulaire de génie mécanique et aérospatial et directeur du HKUST Energy Institute, a proposé un nouveau concept de conception de cathode pour batterie lithium-soufre (Li-S) qui améliore considérablement les performances de ce type de batterie prometteuse de nouvelle génération.

Les batteries Li-S sont considérées comme des alternatives intéressantes aux batteries lithium-ion (Li-ion) couramment utilisées dans les smartphones, véhicules électriques, et des drones. Ils sont connus pour leur haute densité énergétique tandis que leur composant majeur, soufre, est abondant, léger, pas cher, et sans danger pour l'environnement.

Les batteries Li-S peuvent potentiellement offrir une densité énergétique de plus de 500 Wh/kg, nettement mieux que les batteries Li-ion qui atteignent leur limite à 300 Wh/kg. La densité énergétique plus élevée signifie que l'autonomie d'environ 400 km d'un véhicule électrique alimenté par des batteries Li-ion peut être considérablement étendue à 600-800 km s'il est alimenté par des batteries Li-S.

Alors que des résultats passionnants sur les batteries Li-S ont été obtenus par des chercheurs du monde entier, il y a encore un grand écart entre la recherche en laboratoire et la commercialisation de la technologie à l'échelle industrielle. Un problème clé est l'effet navette polysulfure des batteries Li-S qui provoque une fuite progressive de la matière active de la cathode et la corrosion du lithium, résultant en un cycle de vie court pour la batterie. D'autres défis incluent la réduction de la quantité d'électrolyte dans la batterie tout en maintenant des performances stables de la batterie.

Pour résoudre ces problèmes, L'équipe du professeur Zhao a collaboré avec des chercheurs internationaux pour proposer un concept de conception de cathode capable d'atteindre de bonnes performances de batterie Li-S.

L'hôte macroporeux hautement orienté peut accueillir uniformément le soufre tandis que des sites actifs abondants sont intégrés à l'intérieur de l'hôte pour absorber étroitement le polysulfure, éliminant l'effet navette et la corrosion du lithium métal. En évoquant un principe de conception pour la cathode de soufre dans les batteries Li-S, l'équipe commune a augmenté la densité énergétique des batteries et fait un grand pas vers l'industrialisation des batteries.

"Nous sommes encore au milieu de la recherche fondamentale dans ce domaine, " a déclaré le professeur Zhao. " Cependant, notre nouveau concept de conception d'électrodes et la percée associée en termes de performances représentent un grand pas vers l'utilisation pratique d'une batterie de nouvelle génération qui est encore plus puissante et plus durable que les batteries lithium-ion d'aujourd'hui."