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Le revêtement offre une couche supplémentaire de protection pour les cathodes de la batterie – Newstrotteur

Le revêtement fournit une couche supplémentaire de protection pour les cathodes de batterie.

Construire une meilleure batterie lithium-ion implique de traiter simultanément une multitude de facteurs, depuis le maintien de la cathode de la batterie électriquement et ioniquement conductrice jusqu'à la sécurité de la batterie après de nombreux cycles.

Dans une nouvelle découverte, des scientifiques du Laboratoire national Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) ont mis au point un nouveau revêtement de cathode en utilisant une technique de dépôt chimique en phase vapeur oxydative qui peut aider à résoudre ces problèmes et plusieurs autres problèmes potentiels liés aux batteries lithium-ion. accident vasculaire cérébral.

"Le revêtement que nous avons découvert frappe vraiment cinq ou six oiseaux avec une pierre." Khalil Amine, Argonne membre distingué et scientifique de la batterie.

Dans le cadre de la recherche, Amine et ses collègues ont prélevé des particules du matériau de cathode à base de nickel-manganèse-cobalt (NMC) pionnier d’Argonne et les ont encapsulées avec un polymère contenant du soufre appelé PEDOT. Ce polymère fournit à la cathode une couche de protection contre l'électrolyte de la batterie lorsque celle-ci se charge et se décharge.

Contrairement aux revêtements conventionnels, qui ne protègent que la surface extérieure des particules de cathode de taille micrométrique et laissent l'intérieur vulnérable à la fissuration, le revêtement PEDOT avait la capacité de pénétrer à l'intérieur de la particule de cathode, ajoutant une couche supplémentaire de protection.

De plus, bien que PEDOT empêche l’interaction chimique entre la batterie et l’électrolyte, il permet le transport nécessaire des ions lithium et des électrons dont la batterie a besoin pour fonctionner.

"Ce revêtement est essentiellement favorable à tous les processus et à la chimie qui font que la batterie fonctionne, et défavorable à toutes les réactions potentielles qui entraîneraient une dégradation ou un dysfonctionnement de la batterie", a déclaré le chimiste de l'Argonne Guiliang Xu, le premier auteur de la recherche.

Le revêtement empêche également dans une large mesure une autre réaction provoquant la désactivation de la cathode de la batterie. Dans cette réaction, le matériau cathodique se transforme en une autre forme appelée spinelle. "La combinaison de pratiquement aucune formation de spinelle avec ses autres propriétés fait de ce revêtement un matériau très intéressant", a déclaré Amine.

Le matériau PEDOT a également démontré sa capacité à empêcher le dégagement d’oxygène, facteur majeur de la dégradation des matériaux de cathodes NMC à haute tension. "Ce revêtement PEDOT s'est également révélé capable de supprimer la libération d'oxygène pendant le chargement, ce qui améliore la stabilité structurelle et améliore également la sécurité", a déclaré Amine.

Amine a indiqué que les chercheurs en batteries pourraient probablement utiliser le revêtement dans des batteries NMC riches en nickel. "Ce polymère existe depuis un moment, mais nous étions toujours surpris de constater qu'il produisait tous les effets encourageants", a-t-il déclaré.

Avec le revêtement appliqué, les chercheurs pensent que les batteries contenant du NMC pourraient fonctionner à des tensions plus élevées – augmentant ainsi leur rendement énergétique – ou avoir une durée de vie plus longue, ou les deux.

Pour mener à bien ces recherches, les scientifiques ont utilisé deux installations destinées aux utilisateurs du Bureau de la science du DOE situées à Argonne: la source de photons avancée (APS) et le centre pour les matériaux à l'échelle nanométrique (CNM). Des mesures de diffraction des rayons X à haute énergie in situ ont été prises sur la ligne 11-ID-C de l'APS, et une lithographie par faisceau d'ions focalisée et une microscopie électronique à transmission ont été réalisées au CNM.

Source de l'histoire:

Matériaux fourni par Laboratoire National DOE / Argonne. Original écrit par Jared Sagoff. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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