Des chercheurs de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg (SPbPU) ont développé une nouvelle approche pour déterminer la meilleure composition de matériaux d'électrode pour les batteries lithium-ion à semi-conducteurs. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Nanomatériaux .

Le développement d'appareils miniatures tels que les capteurs et les appareils Internet des objets (IoT) nécessite la mise en place d'alimentations électriques petites et complexes avec une densité d'énergie élevée. D'après les experts, les technologies traditionnelles de production de batteries lithium-ion atteignent leurs limites. Il est difficile de réduire davantage la taille et de contrôler la forme de la source d'alimentation dans les dimensions nanométriques et micrométriques requises. Pendant ce temps, technologies micro et nanoélectroniques, tels que le dépôt de couche atomique, peut aider à produire des batteries lithium-ion miniatures à semi-conducteurs à haute énergie spécifique.

Etudier les nouveaux matériaux nanométriques pour les électrodes des batteries lithium-ion, le groupe de recherche de l'Université polytechnique de Saint-Pétersbourg a mis au point une méthode pour déterminer la capacité électrochimique de chaque composant du système d'oxyde de nickel-cobalt. Les oxydes de métaux de transition ont une capacité élevée et des coûts relativement faibles, qui est nécessaire pour développer des batteries lithium-ion. Dans l'étude des films minces obtenus par dépôt de couche atomique (ALD) ont été utilisés comme matériaux d'anode et ont démontré une capacité de charge élevée à des densités de courant élevées.

"Nous avons obtenu des matériaux d'oxyde de nickel-cobalt dans une large gamme de compositions allant de l'oxyde de nickel à l'oxyde de cobalt et avons proposé une méthode pour déterminer la contribution de la capacité de chacun des composants électrochimiquement actifs du processus de charge/décharge. Cette technique polyvalente peut être utilisé pour déterminer les meilleures compositions de matériaux pour les batteries lithium-ion, " note le Dr Maximov du Lycée de Physique et Technologies des Matériaux, Institut de génie mécanique, Matériaux et Transport SPbPU.

À l'avenir, les scientifiques prévoient d'utiliser leurs développements pour créer des cathodes et des électrolytes solides améliorés afin de produire un prototype de batteries lithium-ion à l'état solide à couche mince.