Des scientifiques chinois ont développé un nouveau type de batterie lithium-ion organique, plus sûre, plus flexible et qui résout les problèmes de performance de longue date.
La technologie a été développée conjointement par des scientifiques de l’Université de Tianjin et de l’Université de technologie de Chine du Sud. L’étude a été publiée en ligne dans la revue internationale Nature jeudi, heure de Pékin.
L’équipe, dirigée par Xu Yunhua, professeur à l’Université de Tianjin, a conçu un matériau cathodique organique qui améliore considérablement la densité énergétique et la vitesse de charge des batteries lithium-ion. Cette avancée s’attaque aux principaux obstacles qui ont limité l’application pratique des batteries organiques.
La plupart des batteries lithium-ion traditionnelles reposent aujourd’hui sur des matériaux cathodiques inorganiques tels que le cobalt et le nickel. Ces matériaux sont confrontés à des préoccupations croissantes concernant la rareté des ressources, la flexibilité mécanique limitée et la baisse des performances dans des conditions extrêmes.
En réponse, les chercheurs se sont de plus en plus tournés vers des matériaux d’électrodes organiques, qui sont abondants, respectueux de l’environnement et structurellement adaptables. Le principal défi consiste à atteindre une densité énergétique élevée tout en garantissant une recharge rapide.
Pour relever ce défi, l’équipe a développé des batteries organiques utilisant une cathode polymère conductrice de type n – poly(benzodifurandione) (PBFDO) – avec une conductivité électronique élevée, un transport rapide des ions lithium et une capacité de stockage d’énergie élevée.
À l’aide de la nouvelle cathode, l’équipe a conçu une batterie de poche qui atteint une densité énergétique supérieure à 250 wattheures par kilogramme, surpassant ainsi les batteries classiques au lithium fer phosphate.
La nouvelle batterie a également démontré une stabilité thermique exceptionnelle, fonctionnant de manière stable à des températures allant de moins 70 degrés Celsius à 80 degrés Celsius.
De plus, la batterie a fait preuve d’une forte résilience mécanique et de performances de sécurité améliorées. Lors des tests, la cathode organique a conservé son intégrité structurelle et sa pleine capacité même après avoir été pliée ou comprimée.
La batterie de poche a également passé avec succès un test de sécurité anti-crevaison, une méthode standard utilisée pour évaluer le risque d’emballement thermique ou d’incendie dans les batteries au lithium.
Le professeur Xu Yunhua a noté que la recherche brise les contraintes de la technologie traditionnelle des batteries en termes de dépendance aux ressources et d’impact environnemental. Elle correspond non seulement à la densité énergétique des batteries commerciales, mais offre également une sécurité supérieure et une plage de températures de fonctionnement beaucoup plus large, a-t-il déclaré.
Xu a ajouté que les résultats ouvrent des applications potentielles dans les domaines de l’électronique flexible, des appareils portables et des systèmes de stockage d’énergie qui nécessitent des sources d’énergie légères, adaptables et sûres.
L’équipe de recherche travaille à l’amélioration de la technologie pour la production industrielle, avec l’intention d’établir une ligne de fabrication pilote de batteries organiques.
(avec la contribution de Xinhua)
