Crédit: Lettres Nano (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01971
Le bleu de Prusse (PB), un pigment bien connu utilisé pour teindre les jeans, est reconnu comme un matériau émergent pour les batteries de nouvelle génération. Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Hyun-Wook Lee de l’École d’ingénierie énergétique et chimique de l’UNIST, a réalisé une avancée significative dans le développement de batteries lithium-ion (LIB) à faible coût et à hautes performances utilisant du PB, ce qui a permis de réduire considérablement le prix des batteries.
L’étude, publiée dans Lettres Nanodémontre un nouveau système d’électrolyte qui surmonte les limites de la cinétique lente du PB et de l’inactivation de l’état de valence, permettant un fonctionnement stable et efficace de la batterie.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a développé une nouvelle couche d’interphase électrolytique cathodique polymère (CEI) grâce à une réaction d’ouverture de cycle du carbonate d’éthylène déclenchée par OH– radicaux libres de l’eau structurelle. Cette approche innovante améliore considérablement la cinétique électrochimique des électrolytes organiques, atteignant une capacité spécifique de 125 mAh/g avec une durée de vie stable sur 500 cycles.
La réussite de l’équipe constitue une avancée majeure dans le développement des batteries lithium-ion, qui sont essentielles à l’adoption généralisée des véhicules électriques (VE) et d’autres applications de stockage d’énergie. Cependant, les batteries lithium-ion traditionnelles dépendent fortement des oxydes de métaux de transition contenant du lithium comme matériaux cathodiques, tels que le cobalt et le nickel, ce qui entraîne des coûts de production élevés. En conséquence, la hausse du prix de ces ressources a entraîné une flambée des prix des batteries.
En revanche, le PB est un matériau rentable et efficace, composé de fer, de carbone et d’azote. Son prix abordable et sa conductivité ionique élevée en font une alternative intéressante pour les batteries lithium-ion. Cependant, peu de recherches ont été menées sur le PB jusqu’à présent, en partie à cause des limites imposées par les implications du lithium.
Leurs résultats montrent que le PB peut être utilisé comme matériau de cathode durable et efficace, ce qui pourrait permettre de réduire considérablement le prix des batteries lithium-ion. Grâce à l’optimisation des performances grâce à l’amélioration de l’électrolyte, ses applications devraient s’étendre à divers domaines de la batterie.
« Cette étude marque un changement de paradigme important dans le développement de matériaux de cathode bon marché », a déclaré le professeur Lee. « Nous avons réussi à transformer le PB, un matériau de cathode à faible coût et attrayant, en une option viable pour une utilisation commerciale. »
Le premier auteur, Tae-Ung Wi, a ajouté : « Nos recherches non seulement surmontent les limites des batteries au plomb existantes, mais contribuent également à un développement de batteries plus efficace et plus stable à l’avenir. »
Cette avancée a des implications de grande portée pour l’industrie des batteries, ouvrant la voie à l’adoption généralisée du PB comme matériau de cathode de nouvelle génération.
Plus d’information:
Tae-Ung Wi et al., Ingénierie de l’interphase cathode-électrolyte pour les analogues du bleu de Prusse dans les batteries lithium-ion, Lettres Nano (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01971
Fourni par l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan
Citation: Les analogues bleus de Prusse permettent de créer des batteries lithium-ion abordables et durables (2024, 12 juillet) récupéré le 12 juillet 2024 à partir de
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