Les employés de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg ont créé un nouveau type de cellules de batterie polymère. Les batteries basées sur celui-ci se chargent un ordre de grandeur plus rapidement que les batteries au lithium modernes, résistent au froid et contiennent une quantité minimale de substances dangereuses pour l'environnement. Dans le même temps, il n'y a rien dans une telle batterie qui pourrait prendre feu ou exploser si les conditions de fonctionnement ne sont pas respectées.
Il a fallu trois ans pour développer un nouveau polymère à partir duquel fabriquer une cathode de batterie dotée de propriétés aussi séduisantes. Une description de ce composé, ses caractéristiques et les résultats des tests de laboratoire sont présentés dans la revue à comité de lecture Chemistry Europe. L'article a été publié il y a quelques mois, mais pour une raison quelconque, le public n'a remarqué un curieux développement national que maintenant.
En tant que chef du groupe de recherche qui a créé ce matériau, le professeur du département d'électrochimie de l'université d'État de Saint-Pétersbourg, Oleg Levin, explique que l'idée est née en 2016. Lui et ses collègues ont commencé à développer des électrodes polymères prometteuses pour les batteries lithium-ion avec le soutien de la Russian Science Foundation. Le résultat des travaux a été la compréhension que ces matériaux ont deux directions de développement: ils peuvent à la fois servir dans les couches protectrices des batteries conventionnelles, et jouer un rôle actif de stockage électrique dans des cellules prometteuses.
Après avoir filtré les composés instables au cours d'une série d'expériences, les scientifiques russes ont obtenu une version exploitable. C'est un polymère complexe basé sur une longue chaîne de complexes de nickel avec des ligands (salen, NiSalen). Des fragments de nitroxyle - des radicaux organiques contenant de l'azote et de l'oxygène - sont attachés au fil microscopique. Ils sont capables de participer rapidement aux réactions d'oxydoréduction, c'est-à-dire de stocker ou de libérer de l'énergie.
Ainsi, les nouvelles batteries n'utilisent pas de composés de lithium, qui sont responsables du risque élevé d'incendie de la batterie en raison de dommages physiques, d'une surchauffe ou d'un court-circuit. Des scientifiques de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg ont appliqué des solutions courantes à base de graphite comme anode. Mais à l'avenir, cet élément pourra également être amélioré en créant un matériau plus adapté.
Nouvelles de l'université de Saint-Pétersbourg: des scientifiques universitaires parlent aux journalistes de Saint-Pétersbourg d'un nouveau type de batterie
Lors de tests en laboratoire, le polymère créé par des spécialistes domestiques s'est révélé impressionnant. Après deux mille cycles de charge-décharge, il a conservé les deux tiers de sa capacité d'origine. L'un des principaux avantages de la nouveauté, en plus d'une sécurité accrue, est la résistance à la température. Selon Levin, une telle batterie fonctionne bien sans modifier ses propriétés jusqu'à moins 40 degrés.
Naturellement, rien ne sort gratuitement. Comme on utilise des composés métalliques plus lourds que le lithium, la capacité spécifique de cette cellule est de 30 à 40 % inférieure à celle des batteries modernes. Il est possible d'augmenter l'indicateur, mais il ne faut pas s'attendre à des améliorations radicales - la chimie et la physique ne peuvent être dupes. En revanche, cet inconvénient est plus que compensé par la vitesse de charge rapide - dix fois plus rapide que le lithium-ion. Maintenant que les scientifiques travaillent à la création de méthodes pour la production industrielle d'un nouveau polymère, les premiers résultats peuvent être attendus d'ici un an ou deux.