Maîtriser les électrolytes en gel : le futur des véhicules électriques se dessine

ParisDes chercheurs de POSTECH, dirigés par le Professeur Soojin Park, avec la collaboration de Seoha Nam et du Dr. Hye Bin Son, ont fait progresser la technologie des batteries. Ils ont mis au point une nouvelle batterie, stable et prête pour le marché, en utilisant un électrolyte gelifié. Leurs résultats ont été publiés dans la revue "Small".

Les batteries lithium-ion sont courantes dans les voitures électriques et les appareils électroniques. Cependant, les électrolytes liquides présents dans ces batteries peuvent provoquer des incendies ou des explosions. Les scientifiques recherchent des alternatives plus sûres. Une solution potentielle est la batterie semi-solide avec un électrolyte en gel.

Les avantages des électrolytes en gel incluent :

• Meilleure stabilité
• Densité énergétique accrue
• Durée de vie allongée

La fabrication des électrolytes en gel requiert souvent un chauffage prolongé à des températures élevées. Cela peut endommager l'électrolyte et diminuer l'efficacité de la batterie. De plus, la résistance de connexion entre l'électrolyte en gel et l'électrode pose également un problème.

Les études antérieures ont rencontré des difficultés pour passer à une production commerciale en raison de méthodes de fabrication complexes difficilement adaptables aux lignes existantes de production de batteries. L'équipe du professeur Park a résolu ces problèmes en utilisant un additif spécial appelé dipentaérythritol hexaacrylate (DPH) et une technologie connue sous le nom de faisceau d'électrons (e-beam).

Le processus de fabrication traditionnelle des batteries de type pochette comprend les étapes suivantes :

• Préparation des électrodes
• Injection de l'électrolyte et assemblage
• Activation
• Dégazage

L'équipe a introduit une étape supplémentaire d'irradiation par faisceau d'électrons après l'élimination des gaz. Cela a amélioré le double rôle de la DPH, qui aide à stabiliser l'interface entre les surfaces de l'anode et de la cathode et, sous irradiation, se lie pour former une structure polymérique.

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La nouvelle batterie de l'équipe, dotée d'un électrolyte en gel, a donné de bons résultats. Elle a réduit par 2,5 fois la production de gaz causée par des réactions secondaires lors des premiers cycles de charge-décharge par rapport aux batteries classiques. De plus, elle a diminué la résistance interfaciale grâce à une bonne compatibilité entre les électrodes et l'électrolyte en gel.

Les chercheurs ont développé une batterie haute capacité de 1,2 Ah et l'ont testée à 55 degrés Celsius. À cette température, la dégradation de l'électrolyte s'est accélérée. Les batteries traditionnelles avec électrolyte ont produit beaucoup de gaz et ont rapidement perdu de leur capacité après 50 cycles. En revanche, la nouvelle batterie n'a pas généré de gaz et a maintenu une capacité de 1 Ah même après 200 cycles.

C'est un grand succès. Cela démontre que les batteries à électrolyte gel peuvent être sûres, durables et prêtes pour le marché. Elles peuvent également être produites en grandes quantités en utilisant les méthodes actuelles de fabrication des batteries pouch.

Le professeur Soojin Park a déclaré que cette nouvelle découverte aura un impact significatif sur l'industrie des véhicules électriques. Il a également mentionné qu'elle profitera à d'autres appareils utilisant des batteries lithium-ion. Leur recherche a été financée par le Programme de Recherche en Milieu de Carrière de la Fondation Nationale de la Recherche de Corée.

L'équipe de recherche de POSTECH s'efforce de rendre les batteries à électrolyte en gel plus sûres et adaptées à une utilisation commerciale.

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