Des scientifiques découvrent un nouveau type de sel de lithium qui améliore les performances des cellules Li-Ion

À l'avenir, les cellules Li-ion domineront dans les véhicules électriques et d'autres applications, mais les matériaux de batterie actuels présentent des lacunes en matière de sécurité et de performances, ce qui entrave le développement de batteries hautes performances de nouvelle génération. En particulier, le développement d'électrolytes pose un défi majeur aux batteries de puissance plus élevée applicables au stockage d'énergie et aux applications des véhicules.

Une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Doug MacFarlane du département de chimie de l'Université Monash et le Dr Mega Kar, en collaboration avec Calix Ltd, a proposé une solution alternative pour relever ce défi.

Développement de sels de lithium pour les batteries lithium-ion à grande échelle

Le professeur MacFarlane a déclaré: «Actuellement, le sel de lithium utilisé dans les cellules Li-ion est l'hexafluorophosphate de lithium, mais ce matériau présente des risques d'incendie et de sécurité et est toxique. Le risque d'utilisation de ce matériau est partiellement réduit dans les appareils portables plus petits. Cependant, dans les grandes batteries telles que les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie à l'échelle du réseau extérieur, les dangers potentiels sont considérablement accrus. En outre, des plans pour les batteries haute tension et électrique sont également en cours mais ne peuvent pas utiliser d'hexafluorophosphate."

Dans un article récent publié dans la revue Advanced Energy Materials, les chimistes ont décrit un nouveau type de sel de lithium qui pourrait surmonter les défis de la conception d'électrolytes et remplacer l'hexafluorophosphate.

Le Dr Binayak Roy, auteur principal et chercheur au département de chimie de l'Université Monash, a déclaré: «Notre objectif est de développer un sel de fluoroborate sûr qui n'est pas affecté même lorsqu'il est exposé à l'air. Le principal défi de ce nouveau sel de fluoroborate est la synthèse de la pureté de la batterie, mais nous avons atteint cet objectif grâce à la recristallisation. Lorsqu'elle est placée dans une batterie au lithium avec une cathode d'oxyde de manganèse au lithium, la batterie peut rouler plus de 1000 fois même lorsqu'elle est exposée à l'atmosphère. Ceci est très rare par rapport à l'hexafluorophosphate hautement sensible."

Les nouveaux sels de lithium rendent les cellules Li-ion très sûres

Selon le Dr Roy, lorsqu'il est combiné avec de nouveaux matériaux cathodiques dans les batteries au lithium à haute tension, les performances de cet électrolyte dépassent de loin celles des sels traditionnels. En outre, les chercheurs ont également constaté que le sel est très stable sur un collecteur de courant en aluminium à des tensions plus élevées, ce qui est exactement ce dont la prochaine génération de batteries a besoin.

Centre de formation sur l'énergie future du Conseil australien de la recherche (ARC), StorEnergy (www.storenergy.com.au), a également participé à cette recherche. StorEnergy est un centre de formation à la transformation de l'industrie financé par le gouvernement fédéral visant à former et à nourrir la prochaine génération de travailleurs de l'industrie énergétique australienne et à promouvoir la collaboration entre l'industrie et les universités. La directrice de StorEnergy, le professeur Maria Forsyth de l'Université Deakin, a déclaré: "Cette recherche démontre bien comment les collaborations de recherche financées par le gouvernement peuvent aider l'Australie à jouer un rôle de premier plan dans la technologie des batteries sûres de nouvelle génération."

Cette recherche aidera Calix à atteindre son objectif de fabrication à grande échelle de cellules Li-ion australiennes et de lancement de systèmes de stockage d'énergie à l'échelle du réseau en Australie.

Le Dr Kar a déclaré: «Dans un proche avenir, nous espérons convertir ces nouveaux anions en sels liquides thermiquement stables et non inflammables, permettant aux batteries de fonctionner à des températures élevées. Dans les conditions climatiques actuelles, la conception de ces technologies de batteries sûres et stables est cruciale pour la mise en œuvre de solutions énergétiques durables à l'échelle du réseau en Australie."