Des expériences avec une cathode contenant du soufre pour une batterie au lithium ont accidentellement conduit à une découverte inattendue. Les scientifiques ont accidentellement atteint une stabilisation constante de l'état du soufre γ monoclinique (soufre gamma) à température ambiante, ce qui ne s'était jamais produit auparavant. Cela laisse espérer le développement de batteries lithium-soufre d'une capacité trois fois supérieure aux batteries lithium actuelles.
Les industries, des voitures électriques aux smartphones, ont besoin de nouvelles batteries de plus grande capacité, sans lesquelles le progrès sera difficile. L'une des versions prometteuses des nouveaux types de batteries sont les cellules lithium-soufre, qui peuvent théoriquement stocker jusqu'à trois fois plus d'énergie que les batteries lithium-ion modernes. Il n'y a qu'un seul gros problème en cours de route - les cellules lithium-soufre perdent de la capacité très, très rapidement à chaque cycle de charge : jusqu'à 78 % pendant chaque cycle.
Les tentatives des scientifiques de l'Université Drexel de Philadelphie pour développer une cathode stable utilisant du soufre pour une batterie au lithium ont révélé une caractéristique inattendue. En travaillant avec des matériaux cathodiques, les scientifiques ont réussi à créer une forme stable de γ-soufre. C'est l'un des deux états cristallins stables du soufre - le soi-disant monoclinique, mais il passe dans une autre phase stable (rhombique) lorsqu'il est refroidi en dessous de 95 ° C.
«Au cours du siècle dernier, seules quelques études ont été menées, au cours desquelles la forme monoclinique du soufre γ a été obtenue, et elle était stable pendant pas plus de 20 à 30 minutes. Mais nous l'avons créé dans une cathode qui a traversé des milliers de cycles de charge-décharge sans dégrader les performances, et un an plus tard, notre étude a montré que la phase chimique restait la même », a déclaré Rahul Pai, l'un des auteurs de l'étude. Le travail a été publié dans Nature Communications Chemistry et est disponible gratuitement sur :
https://www.nature.com/articles/s42004-022-00626-2
Après 4000 cycles de charge-décharge pendant un an, ce qui équivaut à 10 ans d'utilisation régulière, la cathode au soufre est restée stable et ne s'est pas dégradée. Comme prévu, la capacité de la batterie était plus de trois fois supérieure à celle d'une cellule lithium-ion. Les scientifiques sont enthousiastes et tentent de comprendre exactement le mécanisme du processus afin de commercialiser éventuellement la technologie.
2022-02-16 12:23:15
Auteur: Vitalii Babkin