Une équipe d'ingénieurs de l'Université de Glasgow a développé une batterie pour rendre les batteries lithium-ion plus respectueuses de l'environnement.
Les batteries lithium-ion sontune combinaison utile de facteur de forme léger et compact et la capacité de résister à plusieurs cycles de charge et de décharge. Cela les rend idéales pour une utilisation dans une grande variété d'appareils, y compris les ordinateurs portables, les téléphones mobiles, les montres intelligentes et les véhicules électriques.
Comme beaucoup de batteries, les batteries lithium-ioncontiennent une électrode positive, souvent en lithium cobalt / oxyde de manganèse ou lithium fer phosphate, et une électrode négative, souvent en lithium métal. Pendant la charge, les ions lithium circulent à travers l'électrolyte de l'électrode positive à l'électrode négative, où ils sont stockés. Pendant l'utilisation, les ions circulent dans la direction opposée, générant de l'énergie pour alimenter les appareils par une réaction électrochimique.
L'une des restrictions physiques sur le nombrel'énergie qui peut être stockée et libérée par la conception des batteries lithium-ion est l'épaisseur de leurs électrodes. Des électrodes plus épaisses limitent la diffusion des ions lithium à travers l'électrode, limitant ainsi l'énergie spécifique des batteries lithium-ion. L'augmentation de l'épaisseur des électrodes réduit également leur résistance à la déformation, les rendant plus sujettes à la fissuration. Dès que l'électrode casse, la batterie devient inutilisable.
Développé par des scientifiques sous la direction de l'universitéGlasgow vise à atteindre un meilleur équilibre entre la taille et la surface des électrodes en introduisant de minuscules trous ou pores à l'échelle nanométrique et micrométrique dans leur conception. En coupant la surface et l'intérieur des électrodes avec des pores, ils peuvent augmenter considérablement la surface par rapport à une électrode solide de mêmes dimensions externes.
Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé la technologie de fabrication additive - l'impression 3D. Le but est de contrôler strictement la taille et l'emplacement de chaque pore dans leurs électrodes.
Ils ont chargé leur imprimante 3D avec un matériau qu'ils ont développé qui combine de l'acide polylactique, du phosphate de fer lithium et des nanotubes de carbone.
Qu'est-ce que l'acide polylactique ? Le PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) est un polymère thermoplastique aliphatique dérivé de ressources 100 % renouvelables telles que la fécule de maïs et de pomme de terre. Grâce à la polymérisation, le PLA entraîne la formation d'acide poly(L-lactique) (PLLA). Les propriétés chimiques et physiques de ces PLA sont totalement identiques
Il est biodégradable et augmente la recyclabilité de la batterie.
Batterie avec électrode de 300 microns et porosité70% ont obtenu les meilleurs résultats lors des tests avec une capacité spécifique de 151 milliampères-heures par gramme, ou mAh / g, une mesure standard de la charge qu'une batterie peut supporter. C'est environ deux à trois fois les performances d'une batterie lithium-ion traditionnelle avec une électrode solide de même épaisseur.
L'augmentation de la porosité et donc la plus grande surface de l'électrode la plus épaisse de 300 microns ont également affecté la capacité de la batterie, augmentant de 158%.
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