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 Des chercheurs du Technion Institute d’Israël ont développé une preuve de concept, une conception et une architecture pour une nouvelle batterie rechargeable au silicium . Cette percée pourrait conduire à un silicium bon marché et disponible remplaçant le lithium rare et coûteux dans les véhicules électriques et autres batteries.

Dirigée par le professeur Yair Ein-Eli de la Faculté des sciences et de l’ingénierie des matériaux, l’équipe a prouvé via des travaux expérimentaux systématiques de l’étudiant diplômé, Alon Epstein et des études théoriques du Dr Igor Baskin, que Si est dissous pendant le processus de décharge de la batterie, et lors de la charge, du Si élémentaire est déposé. 

Professeur Yair Ein-Eli

Professeur Yair Ein-Eli

Cette percée pourrait ouvrir la voie à un enrichissement des technologies de batteries disponibles sur le marché du stockage de l’énergie, la technologie atténuant potentiellement les tensions sur le marché en croissance constante et répondant à la demande croissante de batteries rechargeables.

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Doctorant Alon Epstein

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Développements menant à cette percée

La demande croissante de sources d’énergie durables a incité la communauté scientifique à se concentrer sur la recherche sur les batteries capables de stocker l’énergie du réseau à grande échelle de manière gérable et fiable. De plus, la demande croissante de l’industrie des véhicules électriques, qui repose principalement sur la technologie actuelle des batteries Li-ion (LIB), devrait mettre à rude épreuve la production actuelle de Li et la détourner d’une utilisation plus répandue dans l’électronique grand public. Actuellement, aucune technologie ne s’est avérée suffisamment compétitive pour remplacer les LIB. Les métaux et les éléments capables de délivrer des multi-électrons au cours de leur processus d’oxydation sont depuis longtemps au centre des préoccupations de la communauté des chercheurs en raison de leurs densités d’énergie spécifique élevées associées.

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Le magnésium, le calcium, l’aluminium et le zinc ont reçu beaucoup d’attention en tant que matériaux d’anode potentiels avec des niveaux de progrès variés ; Pourtant, aucun d’entre eux n’a réussi à révolutionner l’industrie du stockage d’énergie au-delà des LIB, car tous ces systèmes souffrent de performances cinétiques médiocres en raison d’un manque de stabilité cellulaire, et par conséquent, il reste beaucoup à explorer. 

Au cours de la dernière décennie, plusieurs publications (initiées à l’origine en 2009 par le professeur Ein-Eli) ont signalé l’incorporation d’anodes actives en Si dans des conceptions de batteries à air primaires non rechargeables. Ainsi, malgré sa grande abondance et sa facilité de production, la possibilité d’utiliser le Si comme anode rechargeable multivalente active n’a jamais été explorée, jusqu’à la récente percée de l’équipe.

L’équipe du Technion est composée de chercheurs des Facultés des Sciences et Génie des Matériaux (A. Epstein, I. Baskin et Y. Ein-Eli), et du Génie Mécanique et Chimique (M. Suss).

Pour l’article complet dans Advanced Energy Materials, cliquez ici.

 

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