Demandez à un utilisateur régulier de smartphone comment il aimerait voir les appareils s’améliorer, et on peut parier sans risque que la durée de vie de la batterie serait plus proche du haut de la liste. Les batteries fabriquées à l’aide d’anodes en silicium pourraient contribuer à stimuler cela, et maintenant, une équipe de l’Université de Californie Riverside (UCR) a montré que ces batteries peuvent être respectueuses de l’environnement aussi, en provenance de bouteilles en verre récupérées d’un tas de ferraille.
Les batteries au lithium-ion alimentent tout, des téléphones intelligents aux véhicules électriques, et classiquement, elles sont fabriquées avec une cathode au lithium et une anode en graphite. Mais aussi pratique qu’ait été cette installation au cours des années, le summum de leur efficacité a été atteint, ce qui a incité les chercheurs à regarder notre vieil ami, le silicium, comme une anode alternative.
Bien qu’elles aient le potentiel de stocker jusqu’à 10 fois plus d’énergie que le graphite, les anodes de silicium ne sont pas aussi durables, avec l’expansion et la contraction qui utilisent régulièrement craquer le matériau et les éteindre beaucoup plus rapidement. Le travail passé a révélé que l’écrasement du silicium a d’abord contribué à surmonter ce problème.
Avec la durabilité abordée, la recherche de l’équipe de l’UCR a maintenant trouvé une nouvelle source de silicium pour la production de batteries: les bouteilles en verre jetées. Les chercheurs ne sont pas étrangers à utiliser des matériaux inhabituels comme anodes: dans le passé, ils se sont servis de recettes utilisant du sable et des champignons. Maintenant, ils ont montré que le dioxyde de silicium peut être récupéré des bouteilles en verre, ce qui les empêche d’être stocker dans les sites d’enfouissement.
Tout d’abord, les bouteilles sont écrasées et broyées dans une fine poudre blanche. Ensuite, le dioxyde de silicium est réduit en silicium nanostructuré à l’aide de magnésium chaud et, enfin, ces nanoparticules sont revêtues de carbone, ce qui les rend plus stables et améliore leur capacité de stockage d’énergie.
Lorsqu’elles ont été testées dans des piles boutons sur plus de 400 cycles, les anodes de silicium à base de bouteille ont démontré une capacité d’environ 1420 mAh/g (milliampères heures par gramme), une énorme amélioration par rapport aux capacités de stockage des anodes en graphite, qui gèrent typiquement environ 350 mAh/g.
« Nous avons commencé avec un produit de déchet qui était dirigé vers la décharge et créé des batteries qui stockaient plus d’énergie, se rechargeaient plus rapidement et étaient plus stables que les batteries boutons du commerce « , a déclaré Changling Li, auteur principal de l’étude. « Par conséquent, nous avons des candidats très prometteurs pour les batteries lithium-ion de la prochaine génération ».
Les chercheurs disent que le processus est viable, grâce à la réaction chimique peu coûteuse et au fait que chaque bouteille en verre peut créer suffisamment de nanosilicium pour fabriquer des centaines de piles boutons. L’équipe a déposé un brevet pour commercialiser le processus et les produits.
https://ucrtoday.ucr.edu/46307
https://www.nature.com/articles/s41598-017-01086-8
