Les piles sont un élément essentiel de la vie moderne. Votre voiture, votre téléphone portable, votre ordinateur portable et votre appareil photo n'existeraient pas sans eux. Et des chercheurs du monde entier s’efforcent sans cesse de les améliorer..

Cela comprend une équipe de l'Institut HZB pour les matériaux mous et fonctionnels, qui fait partie de l'Institut Laue-Langevin à Grenoble, en France. Ils ont examiné les matériaux que nous utilisons pour fabriquer des piles et ont essayé de déterminer s'il y avait de meilleures alternatives..

Plus spécifiquement, ils se sont penchés sur les électrodes en graphite qui font partie des batteries lithium-ion qui alimentent la plupart de nos gadgets domestiques. Le graphite est utilisé parce qu’il est bon marché, abondant et stable. Cependant, il ne peut absorber qu'un nombre limité d'ions avant d'atteindre sa capacité.

Plus d'ions

Le silicium est une alternative. Il est également très abondant sur Terre et peut absorber beaucoup plus d’ions que le graphite. Mais il y a un problème: lorsque les ions migrent à travers le silicium, cela perturbe la structure cristalline. Cela provoque un gonflement du volume de l’électrode par un facteur de trois, ce qui est difficile à gérer..

Mais l’équipe HZB, dirigée par Matthias Ballauff, pense avoir une solution. Après avoir suivi exactement où les ions absorbent dans une électrode de silicium, ils ont constaté que la majorité d'entre eux collaient dans une couche d'environ 20 nanomètres d'épaisseur à la surface du silicium. Seulement un sur 26 pénètre plus loin.

"Nous avons pu suivre avec précision où les ions lithium adsorbaient dans l'électrode de silicium en utilisant des méthodes de réflectométrie à neutrons et à quelle vitesse ils se déplaçaient", a déclaré Beatrix-Kamelia Seidlhofer, qui a mené les expériences.

Capacité théorique

Cela donne à penser qu'en utilisant des films de silicium très minces, il devrait être possible de développer des batteries ayant une capacité théorique six fois supérieure à celle des batteries lithium-ion construites avec des électrodes en graphite. Les électrodes considérablement plus minces signifieraient que le gonflement en volume est plus facile à gérer.

Cela permet non seulement d'économiser du matériel et de l'énergie consommés lors de la fabrication, mais également d'obtenir une meilleure batterie..

La recherche a été détaillée dans un article de la revue ACS Nano.

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  • Duncan Geere est le rédacteur scientifique de TechRadar. Chaque jour, il découvre l'actualité scientifique la plus intéressante et explique pourquoi vous devez vous en soucier. Vous pouvez lire plus de ses histoires ici, et vous pouvez le trouver sur Twitter sous le pseudonyme @duncangeere.