Richie Fong, étudiant au doctorat en génie des matériaux, mène des recherches sur les cathodes dans un laboratoire de McGill. Crédit : Université McGill
La transition mondiale vers les véhicules électriques s’accélère, mais l’extraction des matériaux des batteries a une empreinte environnementale importante qui s’accompagne de coûts élevés.
Aujourd'hui, deux études menées par des chercheurs de l'Université McGill offrent de l'espoir dans la recherche de la fabrication de batteries lithium-ion moins chères et plus écologiques utilisées dans les véhicules électriques (VE).
Leurs découvertes révèlent le potentiel de produire des batteries utilisant des métaux plus durables et moins coûteux, connus sous le nom de matériaux cathodiques de type sel gemme désordonné (DRX).
Dans la première étude, des chercheurs en ingénierie, dont l'auteur principal Richie Fong, titulaire d'un doctorat. Étudiant en Génie des Matériaux, orientation cathodes. Composant le plus coûteux des batteries, les cathodes sont traditionnellement fabriquées à partir de métaux non durables comme le cobalt et le nickel. Le fer pourrait être l’alternative la moins chère, mais jusqu’à présent, les cathodes à base de fer existantes n’avaient pas une capacité de stockage suffisante pour alimenter un véhicule électrique à longue portée.
Les résultats publiés dans Matériaux énergétiques avancés remettre en question de manière décisive cette perception. Les chercheurs ont réussi à concevoir des cathodes DRX à base de fer en modifiant le processus de stockage des électrons, atteignant ainsi une capacité de stockage parmi les plus élevées jamais enregistrées pour les matériaux cathodiques à base de fer. Cette avancée pourrait réduire les coûts des batteries lithium-ion de 20 %.
Dans une deuxième étude, publiée dans Sciences de l'énergie et de l'environnement, une équipe dirigée par le professeur Jinhyuk Lee, professeur adjoint au Département de génie minier et des matériaux et boursier William Dawson, a révélé le potentiel d'une autre alternative durable : les sels minéraux désordonnés à base de manganèse (Mn-DRX). Ce matériau offre un contenu énergétique élevé à faible coût, mais son application pratique a été entravée par une faible conductivité électrique et une instabilité structurelle.
En collaboration avec des scientifiques de l’Institut avancé des sciences et technologies de Corée, ils ont découvert une nouvelle solution. En utilisant des nanotubes de carbone à parois multiples et un liant adhésif comme additifs d’électrode, ils ont atteint la densité d’énergie la plus élevée jamais enregistrée pour les cathodes Mn-DRX.
“Nos résultats sont extrêmement prometteurs pour l'avenir du développement des batteries lithium-ion, ouvrant la voie à des solutions de stockage d'énergie plus abordables et plus durables”, explique Lee, ajoutant qu'un partenaire industriel travaille déjà aux côtés des chercheurs pour commercialiser ces innovations.
Plus d'information:
Richie Fong et al, Redox Engineering of Fe-Rich Disordered Rock-Salt Li-Ion Cathode Materials, Matériaux énergétiques avancés (2024). DOI : 10.1002/aenm.202400402
Eunryeol Lee et al, Cathodes presque entièrement constituées de matériaux actifs, sans nickel ni cobalt pour les batteries Li-ion, Sciences de l'énergie et de l'environnement (2024). DOI : 10.1039/D4EE00551A
Fourni par l'Université McGill
Citation: Une percée dans le domaine des batteries pourrait ouvrir la voie à des véhicules électriques plus écologiques et moins chers (2024, 28 mai) récupéré le 28 mai 2024 sur
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