L’ingénierie moléculaire fait progresser les batteries lithium-métal, ouvrant los angeles voie à des appareils plus sûrs et plus puissants

L’essor des téléphones, ordinateurs portables et autres appareils personnels au cours des dernières décennies a été rendu conceivable par los angeles batterie lithium-ion (Li-ion), mais le changement climatique nécessite des batteries plus puissantes pour les véhicules électriques et un stockage renouvelable à l’échelle du réseau. Le lithium n’est peut-être plus los angeles technologie, les ions suffisent.

Les batteries au lithium-métal (LMB) ont des capacités théoriques supérieures à celles des batteries au lithium-ion, mais cette avancée plus subtile a entravé los angeles recherche pendant des décennies.

“Le double défi qui a condamné los angeles première obscure de commercialisation du LMB à los angeles fin des années 1980 était sa tendance à exploser”, a écrit le professeur Chibueze Amanchukwu de los angeles Pritzker Faculty of Molecular Engineering de l’Université de Chicago dans une étude récente.

L’étude a été publiée le 9 novembre Thème, Il démontre un moyen de surmonter ce problème vieux de plusieurs décennies, en utilisant des sels fondus inorganiques sans solvants pour créer des batteries sûres et à area of expertise densité énergétique, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités pour les véhicules électriques et le stockage d’énergie renouvelable à l’échelle du réseau.

“Nous avons développé un système ininflammable et non volatil qui est sûr et peut réellement améliorer los angeles densité énergétique de 2 fois (par rapport au Li-ion)”, a déclaré Amanchukwu.

Les batteries traditionnelles au lithium métal reposent sur un électrolyte obtenu en dissolvant un sel de lithium dans un solvant. Ce sont ces solvants volatils et inflammables – et non le sel lui-même – qui sont à l’origine de ces problèmes de sécurité.

Pour lutter contre cela, les chercheurs ont essayé différents solvants ou stages ou ont ajusté los angeles focus en sel. Cela a toujours été un compromis : les batteries qui utilisent des matériaux inorganiques solides pour leurs électrolytes sont plus sûres ; Les batteries utilisant des électrolytes liquides étaient plus puissantes. Les résultats étaient soit des batteries dangereuses, soit des batteries qui ne répondaient pas aux énormes capacités théoriques des batteries au lithium métal.

L’équipe d’Amanshuku a adopté une approche nouvelle, remettant en query los angeles construction conventionnelle de l’électrolyte lui-même.

“Los angeles query est : que fait le solvant en premier lieu ? Il suffit de le retirer”, a déclaré Amanchukwu.

L’équipe d’Amanshuku a fabriqué du sel de lithium liquide non pas en le dissolvant, mais en le dissolvant. Cela nécessitait de créer une nouvelle components de sel fondant à des températures plus basses. Le défi consistait à atteindre une température à laquelle le sel de lithium se dissolvait, mais pas le lithium métallique utilisé ailleurs dans los angeles batterie.

Pour donner une idée de l’ampleur de los angeles venture, le chlorure de lithium pur fond à une température d’un peu plus de 600 degrés Celsius. Le lithium métal fond à 180°C, ce qui signifie que tout électrolyte de sel fondu utile doit avoir un level de fusion beaucoup plus bas.

Amanchukwu et son équipe ont créé un sel qui fond à 45 degrés Celsius, produisant une batterie puissante pouvant fonctionner en toute sécurité entre 80 et 100 degrés Celsius.

“C’était un superb endroit pour se situer au milieu, automotive il possède toujours toutes les caractéristiques de sécurité mais fonctionne à des températures qui lui permettent de se transformer en liquide”, a déclaré Amanchukwu.

L’équipe d’Amanshuku proceed de travailler sur des formulations de sel avec des issues de fusion plus bas, dans le however ultime de créer une puissante batterie au lithium métal qui fonctionne en toute sécurité à température ambiante.

“Remark faire descendre cette température à 25 ou 30 degrés Celsius ? Du level de vue de los angeles recherche et des programs, il y a beaucoup d’enthousiasme là-bas”, a déclaré Amanchukwu. « Nous avons l’opportunité de créer une batterie très efficace qui contribuera à résoudre le défi mondial majeur du stockage de l’énergie. »