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Ces batteries pourraient stocker cinq fois plus d'énergie en imitant les intestins humains

Ces batteries pourraient stocker cinq fois plus d'énergie en imitant les intestins humains


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Des chercheurs de l'Université de Cambridge ont créé un nouveau type de batterie promettant un stockage plus long grâce à sa conception inspirée de l'intestin.

Le prototype utilise une cellule de batterie au lithium-soufre plutôt que le type traditionnel au lithium-ion. Cela rendrait les batteries suffisamment denses en énergie pour durer pour une utilisation intensive.

[Image courtoisie de Teng Zhao / Université de Cambridge]

Aujourd'hui, le lithium-ion est la chimie de batterie à la croissance la plus rapide et la plus prometteuse. Mais un type de batterie rechargeable au lithium-ion a pris la priorité ces dernières années. Elles sont Batterie au lithium – soufre (soufre).

Cependant, les batteries lithium-soufre ont tendance à se dégrader rapidement. Pour surmonter cet inconvénient, les chercheurs ont conçu la batterie au lithium-soufre de nouvelle génération avec jusqu'à cinq fois la densité d'énergie d'un lithium-ion en imitant la structure des cellules qui absorbent les nutriments.

Les chercheurs du Département de science des matériaux et de métallurgie de Cambridge, sous la direction du Dr Vasant Kumar, en partenariat avec l'Institut de technologie de Beijing, ont développé et testé un matériau nanostructuré léger qui ressemble à des villosités. Dans le corps humain, les villosités intestinales sont une nombreuse projection filiforme recouvrant la surface de la membrane muqueuse tapissant l'intestin grêle. Villi absorbe les fluides et les nutriments pendant la digestion.

Les batteries au lithium-soufre dissolvent et diffusent des polysulfures dans des électrolytes organiques liquides qui entravent le stockage de l'énergie. Pour piéger et réutiliser les polysulfures sans restreindre la conductivité des ions lithium, une couche bio-inspirée en forme de brosse composée de nanofils d'oxyde de zinc (ZnO) et de cadres conducteurs interconnectés ressemblant à la structure des villosités, est placée sur la surface de l'un des électrodes de la batterie.

Structure de base de la batterie lithium-ion:

Il est composé de trois composants: une anode (électrode négative), une cathode (électrode positive) et un électrolyte au milieu. Les matériaux structurés en couches généraux pour l'anode sont le graphite et l'oxyde de lithium et de cobalt pour la cathode. À travers l'électrolyte, les ions lithium chargés positivement se déplacent d'avant en arrière de la cathode dans l'anode. Cependant, la structure cristalline des matériaux d'électrode détermine la quantité d'énergie qui peut être introduite dans la batterie.

La conception:

Les couches de villosités sont constituées de minuscules nanofils d'oxyde de zinc unidimensionnels. Ceux-ci forment une liaison chimique très forte avec les polysulfures. Cela permet au matériau actif d'être utilisé plus longtemps, augmentant ainsi la durée de vie de la batterie. La grande surface fixe le matériau actif à une armature conductrice qui le rend réutilisable.

L'équipe a mené des essais sur de la mousse de nickel macroporeuse disponible dans le commerce en tant que squelette conducteur. Plus tard, pour des applications pratiques, la mousse a été remplacée par un tapis de nanofibres de carbone (C) micro / mésoporeux ultra-léger pour réduire le poids total de la batterie.

Bien que la charge et la décharge de la batterie aient été améliorées, elle n'est toujours pas capable de passer par autant de cycles de charge qu'une batterie au lithium-ion. De plus, une batterie au lithium-soufre n'a pas besoin d'être chargée aussi souvent qu'une batterie au lithium-ion, car l'augmentation de la densité d'énergie annule le nombre total inférieur de cycles de charge-décharge. Les batteries ont été conçues à des fins de recherche. Cependant, les batteries au lithium-soufre disponibles dans le commerce sont encore dans des années.

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«C’est une toute petite chose, cette couche, mais c’est important. Cela nous permet de surmonter le goulot d'étranglement qui empêche le développement de meilleures batteries », a déclaré le co-auteur de l'étude, le Dr Paul Coxon, du Département de la science des matériaux et de la méta de Cambridge.

Pour en savoir plus, reportez-vousMatériaux fonctionnels avancés.

Via l'Université de Cambridge

Écrit par Alekhya Sai Punnamaraju


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Commentaires:

  1. Camara

    Remarque, cette opinion drôle

  2. Andres

    Tu as vraiment raison

  3. Britomartus

    À mon avis, vous avez tort. Je suis sûr. Envoyez-moi un courriel à PM, nous parlerons.

  4. Mugul

    À mon avis, c'est évident. J'ai trouvé la réponse à votre question dans google.com

  5. Nikokinos

    J'ai peur de ne pas savoir.

  6. Jeramiah

    Je pense que tu as tort. Envoyez-moi un courriel à PM, nous parlerons.



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