Des chercheurs de l’Université Harvard ont développé une nouvelle batterie à semi-conducteurs pouvant être rechargée en 10 minutes.
La dernière percée de Harvard en matière de batteries à semi-conducteurs
Les chercheurs sur les batteries au lithium métal développés à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) peuvent également être chargés et déchargés au moins 6 000 fois, soit plus que toute autre cellule de batterie de poche.
La recherche Publié dans Matériaux naturels décrit une nouvelle façon de fabriquer des batteries à semi-conducteurs avec une anode au lithium métallique. Xin Li, professeur agrégé de science des matériaux à SEAS et auteur principal de l’article, a déclaré :
Les batteries à anode métallique au lithium sont considérées comme le Saint Graal des batteries car elles ont une capacité dix fois supérieure aux anodes en graphite commerciales et pourraient augmenter considérablement la distance de conduite des véhicules électriques.
Nos recherches constituent une étape importante vers des batteries à semi-conducteurs plus pratiques pour les applications industrielles et commerciales.
L’un des plus grands défis lors de la conception de batteries à semi-conducteurs est la formation de dendrites à la surface de l’anode. Les dendrites sont des projections de métal qui peuvent s’accumuler à la surface du lithium et se développer comme des racines dans l’électrolyte. Ils percent la barrière qui sépare l’anode et la cathode, provoquant un court-circuit ou même un incendie de la batterie.
Les dendrites se forment lorsque les ions lithium se déplacent de la cathode à l’anode pendant la charge, se fixant à la surface de l’anode lors d’un processus appelé placage. Cela crée une surface inégale et non homogène sur l’anode et permet aux dendrites de s’enraciner.
Une fois déchargé, ce revêtement en forme de plaque doit être retiré de l’anode, et lorsque le placage est inégal, le processus de décapage peut être lent et entraîner des nids-de-poule qui induisent un placage encore plus inégal lors de la charge suivante.
En 2021, l’équipe a conçu une batterie multicouche prenant en sandwich différents matériaux de stabilité variable entre l’anode et la cathode. Cette conception a empêché la pénétration des dendrites de lithium en les contrôlant et en les contenant – mais elle ne les a pas complètement arrêtées.
Mais dans cette dernière recherche, les chercheurs arrêt dendrites de se former en utilisant des particules de silicium de taille micrométrique dans l’anode pour resserrer la réaction de lithiation et faciliter le placage homogène d’une épaisse couche de lithium métallique.
Dans la conception des chercheurs de Harvard, lorsque les ions lithium se déplacent de la cathode à l’anode pendant la charge, la réaction de lithiation est restreinte à la surface peu profonde et les ions s’attachent à la surface de la particule de silicium, mais ne pénètrent pas davantage.
« Dans notre conception, le lithium métallique s’enroule autour de la particule de silicium, comme une coque de chocolat dur autour d’un noyau de noisette dans une truffe au chocolat », a expliqué Li.
Et comme le placage et le décapage peuvent être rapides sur une surface plane, la batterie peut se recharger en 10 minutes environ.
Les chercheurs ont construit une version de la pile de la taille d’un timbre-poste, qui est 10 à 20 fois plus grande que la pile bouton fabriquée dans la plupart des laboratoires universitaires. La batterie à semi-conducteurs a conservé 80 % de sa capacité après 6 000 cycles, surpassant ainsi les autres batteries de poche actuellement disponibles sur le marché.
Le Harvard Office of Technology Development a autorisé la technologie à Ajouter de l’énergie, une société dérivée de Harvard cofondée par Li et trois anciens élèves de Harvard. Adden Energy a étendu la technologie pour construire une batterie de poche de la taille d’un téléphone intelligent.
Le point de vue d’Electrek
Il s’agit d’une nouvelle étape franchie dans la saga des batteries à semi-conducteurs. Le défi ultime reste la capacité de produire en masse ces batteries à un prix inférieur à celui des batteries lithium-ion. Cela changera véritablement la donne pour les véhicules électriques.
Photo : BMW
Si vous êtes propriétaire d’un véhicule électrique, rechargez votre voiture chez vous avec des panneaux solaires sur le toit. Pour vous assurer de trouver un installateur solaire fiable et fiable près de chez vous qui propose des prix compétitifs sur l’énergie solaire, consultez ÉnergieSage, un service gratuit qui vous permet de passer facilement à l’énergie solaire. Ils ont des centaines d’installateurs solaires pré-sélectionnés en compétition pour votre entreprise, vous garantissant des solutions de haute qualité et des économies de 20 à 30 % par rapport à une solution autonome. De plus, son utilisation est gratuite et vous ne recevrez aucun appel commercial tant que vous n’aurez pas sélectionné un installateur et partagé votre numéro de téléphone avec lui.
Vos devis solaires personnalisés sont faciles à comparer en ligne et vous aurez accès à des conseillers en énergie impartiaux pour vous aider à chaque étape du processus. Commencer ici. -annonce*
FTC : Nous utilisons des liens d’affiliation automatique générateurs de revenus. Plus.
