Les matériaux des batteries doivent évoluer pour suivre le rythme des besoins sociétaux : étude

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Crédit : domaine public CC0

La dépendance de l’humanité aux batteries pour les téléphones portables, les ordinateurs portables, les véhicules électriques et le stockage en réseau alimente une demande pour une meilleure technologie de batterie. Pendant des décennies, les batteries se sont appuyées sur des microparticules pour le stockage de l’énergie, mais de nouvelles recherches menées par une équipe de l’Institut polytechnique de Rensselaer révèlent que l’utilisation de matériaux avancés comprenant des “particules multi-échelles” permet d’améliorer la batterie, capable de stocker plus d’énergie, de durer plus longtemps, et charger plus rapidement.

Dans une recherche publiée récemment dans La nature examine les matériaux, une équipe multidisciplinaire d’ingénieurs chimistes, de spécialistes des matériaux et d’ingénieurs en mécanique démontre que l’utilisation de la nanotechnologie dans les batteries améliorera les performances des batteries. L’article, intitulé “Nano- versus microstructuration dans les électrodes de batterie”, compare les anodes et les cathodes construites en nanomatériaux par rapport aux microparticules et conclut finalement qu’une combinaison des deux, en particulier des microparticules qui utilisent des nanostructures, aidera les batteries répondent aux futurs besoins énergétiques.

“À notre avis, la prochaine génération de particules de matériaux actifs déployées dans les futurs systèmes de batteries doit être intrinsèquement multi-échelles, c’est-à-dire qu’elles doivent être de taille microscopique, mais dotées de caractéristiques ou d’attributs à l’échelle nanométrique, afin de suivre le rythme de la demande. pour des batteries en constante amélioration », déclare Nikhil Koratkar, professeur d’ingénierie John A. Clark et Edward T. Crossan à Rensselaer et auteur correspondant de cet article.

Le Dr Koratkar et son équipe de chercheurs, qui comprenait des doctorants à Rensselaer et le Dr Chunsheng Wang, professeur de génie chimique et biomoléculaire à l’Université du Maryland, ont commencé à explorer s’il y avait des attributs à l’échelle nanométrique qui pourraient être ajoutés aux micro- particules pour améliorer les performances de la batterie. Par exemple, les chercheurs ont pu réduire le temps de charge lorsqu’ils ont conçu de minuscules tunnels à l’échelle nanométrique à travers les microparticules.

De même, lorsque les chercheurs ont construit des microparticules avec une nano-porosité interne, ils ont pu améliorer la longévité de la batterie sans sacrifier l’efficacité colombique ou la capacité de stockage. L’application d’innovations de la science des matériaux comme celles-ci améliorera considérablement les performances de la batterie et informera les progrès de la batterie à l’avenir, conclut Koratkar.

“Je pense que la prochaine décennie sera une ère d’activité intense et que la communauté des batteries trouvera avec succès la meilleure façon de construire des particules multi-échelles pour des batteries aux performances supérieures”, déclare Koratkar.


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Plus d’information:
Rishabh Jain et al, Nanostructuration versus microstructuration dans les électrodes de batterie, La nature examine les matériaux (2022). DOI : 10.1038 / s41578-022-00454-9

Fourni par Rensselaer Polytechnic Institute

Citation: Les matériaux de batterie doivent évoluer pour suivre le rythme des besoins sociétaux : étude (2022, 30 juin) récupérée le 30 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-battery-materials-evolve-pace-societal.html

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