L’équipe des sciences chimiques et de l’ingénierie de l’Université du Michigan, dirigée par le professeur Nicholas Kotov, a développé une « nouvelle membrane de batterie d’inspiration biologique » avec des fibres de Kevlar recyclées qui pourraient quintupler l’autonomie des véhicules électriques et avoir une durée de vie de 1 000 cycles.

Le centre de recherche d’Ann Arbor, dans le Michigan, est l’un des meilleurs au monde, et Kotov, dont les recherches portent sur le développement de nanocomposites biomimétiques, l’auto-assemblage de nanoparticules et les nanostructures chirales, a travaillé pour changer le récit sur le lithium-soufre cellules. « Il existe un certain nombre de rapports revendiquant plusieurs centaines de cycles pour les batteries au lithium-soufre, mais cela se fait au détriment d’autres paramètres : capacité, taux de charge, résilience et sécurité », a déclaré Kotov dans un communiqué de presse de l’Université. « Le défi de nos jours est de fabriquer une batterie qui augmente le taux de cyclage des 10 cycles précédents à des centaines de cycles et répond à de multiples autres exigences, y compris le coût. »

Les batteries lithium-soufre peuvent permettre cinq fois la capacité des cellules lithium-ion standard, qui sont utilisées dans les véhicules électriques. Cependant, comme l’a mentionné le professeur Kotov dans sa citation, la durée de vie est considérablement réduite en raison des réactions chimiques entre les molécules. La raison la plus courante de la réduction des cycles de vie des batteries au lithium-soufre est les dendrites, qui sont des appendices conçus pour recevoir les communications d’autres cellules. Ceux-ci peuvent percer la membrane des cellules, réduisant la durée de vie et donc le cycle de vie d’une cellule de batterie.

Un autre problème est que des polysulfures, ou de petites molécules de lithium et de soufre, peuvent se former et s’écouler vers le lithium. Ils se lient et provoquent des blocages, réduisant l’efficacité de la membrane. « La membrane est nécessaire pour permettre aux ions lithium de circuler du lithium vers le soufre et inversement, et pour bloquer les particules de lithium et de soufre, appelées polysulfures de lithium. »

Cependant, le Kevlar, le même matériau utilisé dans les gilets pare-balles, peut empêcher les dendrites de pénétrer dans la membrane en utilisant des fibres d’aramide denses présentes dans le matériau. Les cellules développées par Kotov et son équipe utilisent des fibres de Kevlar recyclées. Le Kevlar « peut permettre aux batteries lithium-soufre de surmonter leur talon d’Achille de cycle de vie », causé par les deux réactions précédemment mentionnées entre molécules.

Un exemple du système Kevlar est montré dans les images ci-dessous, car la membrane Celgard typique à gauche permet…

L’équipe des sciences chimiques et de l’ingénierie de l’Université du Michigan, dirigée par le professeur Nicholas Kotov, a développé une « nouvelle membrane de batterie d’inspiration biologique » avec des fibres de Kevlar recyclées qui pourraient quintupler l’autonomie des véhicules électriques et avoir une durée de vie de 1 000 cycles.

Le centre de recherche d’Ann Arbor, dans le Michigan, est l’un des meilleurs au monde, et Kotov, dont les recherches portent sur le développement de nanocomposites biomimétiques, l’auto-assemblage de nanoparticules et les nanostructures chirales, a travaillé pour changer le récit sur le lithium-soufre cellules. « Il existe un certain nombre de rapports revendiquant plusieurs centaines de cycles pour les batteries au lithium-soufre, mais cela se fait au détriment d’autres paramètres : capacité, taux de charge, résilience et sécurité », a déclaré Kotov dans un communiqué de presse de l’Université. « Le défi de nos jours est de fabriquer une batterie qui augmente le taux de cyclage des 10 cycles précédents à des centaines de cycles et répond à de multiples autres exigences, y compris le coût. »

Les batteries lithium-soufre peuvent permettre cinq fois la capacité des cellules lithium-ion standard, qui sont utilisées dans les véhicules électriques. Cependant, comme l’a mentionné le professeur Kotov dans sa citation, la durée de vie est considérablement réduite en raison des réactions chimiques entre les molécules. La raison la plus courante de la réduction des cycles de vie des batteries au lithium-soufre est les dendrites, qui sont des appendices conçus pour recevoir les communications d’autres cellules. Ceux-ci peuvent percer la membrane des cellules, réduisant la durée de vie et donc le cycle de vie d’une cellule de batterie.

Un autre problème est que des polysulfures, ou de petites molécules de lithium et de soufre, peuvent se former et s’écouler vers le lithium. Ils se lient et provoquent des blocages, réduisant l’efficacité de la membrane. « La membrane est nécessaire pour permettre aux ions lithium de circuler du lithium vers le soufre et inversement, et pour bloquer les particules de lithium et de soufre, appelées polysulfures de lithium. »

Cependant, le Kevlar, le même matériau utilisé dans les gilets pare-balles, peut empêcher les dendrites de pénétrer dans la membrane en utilisant des fibres d’aramide denses présentes dans le matériau. Les cellules développées par Kotov et son équipe utilisent des fibres de Kevlar recyclées. Le Kevlar « peut permettre aux batteries lithium-soufre de surmonter leur talon d’Achille de cycle de vie », causé par les deux réactions précédemment mentionnées entre molécules.

Un exemple du système Kevlar est montré dans les images ci-dessous, car la membrane Celgard typique à gauche permet…