Des scientifiques de l'Université Hanyang de Séoul ont développé une nouvelle façon d'augmenter les performances et la durabilité des batteries utilisées dans divers appareils électroniques et véhicules. Leur technique consiste à laver et à enduire les cathodes des batteries d'une solution spéciale.
Les batteries sont nécessaires pour alimenter de nombreux gadgets et machines modernes, des smartphones et ordinateurs portables aux voitures et robots électriques. Cependant, l’un des principaux défis auxquels sont confrontés les développeurs de batteries est d’augmenter la densité énergétique et la durabilité des cellules de batterie, en particulier celles qui utilisent des matériaux à haute teneur en nickel (Ni) comme cathodes.
Les cathodes à haute teneur en nickel présentent de nombreux avantages tels qu'une capacité élevée et un faible coût. Cependant, ils présentent également un inconvénient important : une tendance à une dégradation rapide en raison de leur grande réactivité à l'interaction avec l'environnement. Cela conduit à la formation de composés de lithium indésirables à la surface de la cathode et à des réactions secondaires nocives avec l'électrolyte, le liquide qui transporte la charge électrique à l'intérieur de la batterie.
Pour surmonter ce problème, les scientifiques ont développé une solution simple mais efficace : laver les cathodes avec de l'eau contenant des ions cobalt (Co) dissous. Ce processus élimine l’excès de lithium de la surface de la cathode et crée une fine couche uniforme riche en cobalt qui agit comme un bouclier protecteur. Cette couche empêche le contact direct de la cathode avec l'électrolyte, réduisant ainsi le risque de dégradation supplémentaire.
Les scientifiques ont également ajouté un revêtement de fluorure à la cathode lavée, ce qui a encore accru la stabilité et la sécurité de la batterie. Le revêtement fluoré empêche la décomposition des sels électrolytiques et la formation de bulles de gaz, ce qui pourrait faire gonfler et même exploser la batterie.
Les chercheurs ont testé leur technique de lavage et de revêtement sur plusieurs cathodes à haute teneur en nickel, améliorant considérablement leurs performances et leur durée de vie. Les cathodes traitées conservaient plus de 90 % de leur capacité initiale après 500 cycles, contre moins de 80 % pour celles non traitées. Elles présentaient également une densité énergétique plus élevée et une formation de gaz moindre que les cathodes conventionnelles.
Les scientifiques espèrent que leur technique ouvrira la voie au développement de batteries plus efficaces et plus fiables pour diverses applications, notamment pour les véhicules électriques et les gros appareils électroniques. Ils espèrent également que leurs résultats inspireront d’autres scientifiques à trouver de nouvelles façons d’améliorer la stabilité et la durabilité des cathodes enrichies en nickel.
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