31/03/2017 - Une nouvelle méthode de fabrication d'électrodes améliore l'efficacité des batteries

Menéame

Enquêteurs Université Carlos III de Madrid (UC3M) et du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) ont breveté une méthode de fabrication de nouvelles électrodes céramiques pour batteries d'ion-litium plus efficaces, moins coûteuses, résistantes et sûres que les batteries conventionnelles.

Les batteries électriques sont des dispositifs électrochimiques qui transforment l'énergie chimique stockée en électricité. Elles sont composées d'une ou de plusieurs cellules électrochimiques et chaque cellule est constituée d'une électrode positive (cathode) et d'un électrode négatif (anode), séparés par un embrayage qui permet aux ions de se déplacer entre les électrodes. Actuellement, les batteries ion-litium sont les principaux systèmes de stockage électrochimique dans les dispositifs électroniques et dans le domaine du transport. "Ce que nous avons breveté, ce sont de nouvelles électrodes céramiques qui se caractérisent par une sécurité beaucoup plus grande et une température plus longue," explique l'un des inventeurs, le professeur Alexandre Várez, du groupe de recherche de synthèse et de traitement des matériaux de l'UC3M.

Fabrication par moulage par extrusion

Il s'agit d'une méthode de fabrication de feuilles céramiques par moulage par extrusion thermoplastique. "Cette technique permet la fabrication d'électrodes à morphologie plate ou tubulaire qui peuvent être appliquées sur n'importe quel type de batterie d'ion-litium," indique Várez. En outre, le coût de fabrication est relativement faible et il est facile d'adapter le processus de fabrication actuel, selon ses créateurs, de sorte que son passage à l'industrialisation serait immédiat.

Ces électrodes céramiques sont constituées uniquement de matériaux actifs, ce qui réduit le risque de dégradation et d'inflammation à des températures élevées (au-dessus de 100 °C). "C'est particulièrement important pour les véhicules électriques, parce que s'il y a accident et feu, les batteries classiques peuvent être incendiées et il est très difficile de les éteindre," commente un autre inventeur du brevet, Jean Yves Sanchez, chercheur CONEX de l'UC3M provenant de l'Université Grenoble Alpes (France). "Ces nouvelles électrodes solides ne peuvent pas être brûlées, ce qui contribue à améliorer la sécurité des batteries," ajoute-t-il.

Face à des pics de consommation électrique importants, les batteries commerciales d'ion-litium ont tendance à surchauffer et, dans certains cas, à exploser. La raison en est que les embrayages utilisés habituellement contiennent des solvants organiques liquides qui peuvent s'enflammer, tout comme les additifs utilisés pour la fabrication des électrodes. "Avec notre technologie, en revanche, on n'utilise pas de solvants pendant le processus de fabrication," note le professeur Jean Yves Sanchez. "En outre, si vous les comparez aux électrodes conventionnelles, celles que nous obtenons avec ce processus de fabrication sont très dures, elles ne peuvent pas être coupées, ce qui contribue à améliorer la solidité de la batterie."

Un autre avantage que présentent les batteries qui intègrent ces nouvelles électrodes est leur efficacité, selon les tests effectués par les chercheurs, qui montrent une augmentation de capacité spécifique proche du triple par rapport aux électrodes commerciales de même épaisseur. Et comment cette technique permet de fabriquer des électrodes d'une épaisseur élevée (entre 450 et 1000 microns), la capacité de stockage par zone est augmentée jusqu'à dix fois par rapport à la technologie actuelle.

Patient de la méthode de fabrication

Les inventeurs du brevet demandé sont: Alejandro Várez, Bethléem Levenfield, Jean-Yves Sanchez, Ma Eugenia Sotomayor et Wilmer Bucheli, du groupe de recherche sur la synthèse et le traitement des matériaux de l'UC3M; et José Manuel Amarilla, chercheur à l'Institut de Science des Matériaux de Madrid du CSIC. " La participation du Parc scientifique de l'UC3M a été essentielle parce qu'elle nous a soutenus tant dans le traitement que dans la commercialisation du brevet," dit Alejandro Várez.

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UC3M

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