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La cathode organique repousse les limites de la batterie
Des chercheurs de l’Université de Tianjin et de l’Université de technologie de Chine du Sud ont développé une batterie lithium-ion organique construite autour d’un matériau cathodique technique.L'étude décrit une électrode polymère conductrice conçue pour répondre aux limitations de longue date des performances des batteries organiques.
Les batteries lithium-ion conventionnelles reposent sur des cathodes inorganiques contenant des métaux tels que le cobalt et le nickel, ce qui soulève des inquiétudes quant à la disponibilité des ressources, à la sécurité et à la rigidité mécanique.Les matériaux d’électrodes organiques, en revanche, proviennent de sources plus abondantes et peuvent être structurellement adaptés, mais ont toujours été confrontés à des défis pour atteindre une densité énergétique élevée et un transport rapide des ions lithium.
L'équipe de recherche a développé un polymère conducteur de type N connu sous le nom de polybenzofurane dione, ou PBFDO, comme matériau de cathode.Le polymère présente une conductivité électronique élevée, un transport rapide des ions lithium et un comportement structurel stable dans des conditions variées.À l’aide de ce matériau, l’équipe a assemblé une cellule en forme de poche qui a atteint une densité énergétique supérieure à 250 wattheures par kilogramme.À titre de comparaison, les batteries au lithium fer phosphate varient généralement entre 160 et 200 wattheures par kilogramme.
La batterie fonctionnait sur une plage de température allant de moins 70 degrés Celsius à 80 degrés Celsius.Lors des tests mécaniques, la cathode organique a conservé sa structure et sa capacité après flexion et compression.Une cellule de poche de niveau ampère-heure a également réussi un test de perforation sans incendie ni explosion.
"Cette recherche brise les contraintes traditionnelles de la technologie des batteries en termes de dépendance aux ressources et d'impact environnemental", a déclaré le professeur Xu Yunhua, chercheur principal.« Non seulement elle correspond à la densité énergétique des batteries commerciales, mais elle offre également une sécurité supérieure et une plage de températures de fonctionnement beaucoup plus large. »
Les chercheurs travaillent à une production à l'échelle pilote et explorent des applications dans les domaines de l'électronique flexible, des appareils portables et des systèmes de stockage d'énergie légers où la sécurité, l'adaptabilité et la résilience à la température sont essentielles.