Nouveau Li

Le développement de cathodes à base de métal de transition sans Li de type intercalation et de batteries à l'état solide couplées à des anodes Li-métal apparaît comme une alternative viable pour surmonter les limitations de densité d'énergie auxquelles est confrontée la technologie Li-ion rechargeable actuelle. En outre, il convient de noter que le processus de détermination du taux qui limite la densité de puissance des batteries entièrement à semi-conducteurs ne se situe plus dans le composant électrolyte, mais dans la résistance maximale observée sur les interfaces traditionnelles cathode/électrolyte à oxyde contenant du Li. Ainsi, les cathodes sans Li peuvent non seulement être associées à une anode Li-métal pour obtenir une énergie spécifique plus élevée pour les batteries à semi-conducteurs, leur renaissance offre une solution pour traiter une grande résistance interfaciale causée par des incompatibilités chimiques entre les cathodes à oxyde traditionnelles et les électrolytes sulfurés les plus étudiés.

Plus important encore, l'exploration de ces matériaux répond bien aux préoccupations concernant la disponibilité des matières premières causées par la montée en puissance de la production de batteries Li-ion. Plus précisément, les cathodes commerciales adaptées aux applications de stockage d'énergie à grande échelle (par exemple, les véhicules électriques) qui présentent une densité d'énergie et une durée de vie élevées dépendent toutes de Co ou de Ni dans une certaine mesure. Cela est préoccupant en raison de leurs coûts élevés, de leur rareté et de leurs chaînes d'approvisionnement centralisées/volatiles. Par conséquent, le développement et la commercialisation de cathodes sans Li sans Co ni Ni sont essentiels pour l'industrie des batteries à semi-conducteurs et des batteries Li-ion traditionnelles.

Récemment, le professeur Siqi Shi de l'Université de Shanghai a identifié une concurrence cruciale entre le réglage de la tension et la stabilité de la phase qui a toujours été négligée dans les systèmes cathodiques. Ensuite, ils ont proposé une stratégie d'alliage de type p impliquant trois étapes d'évolution tension/phase, chacune dont les tendances variables ont été quantifiées par deux descripteurs de champ de ligand améliorés pour équilibrer la contradiction ci-dessus. Sur cette base, une nouvelle cathode sans Li de type intercalation 2H-V1.75Cr0.25S4 a été conçue, qui possédait une densité d'énergie record de> 550 Wh kg -1 au niveau de l'électrode, bien supérieure à celle du métal de transition sans Li existant. -électrodes à base de Li (par exemple, ~ 500 Wh kg -1 pour TiS2), et comparables aux cathodes d'oxyde traditionnelles contenant du Li. Simultanément, la conception de telles cathodes a lissé la distribution de Li+ à l'interface avec les électrolytes sulfurés, répondant ainsi aux défis de compatibilité interfaciale des cathodes à oxyde traditionnelles dans les batteries à semi-conducteurs.

Ce travail ouvre des possibilités de personnalisation des cathodes de sulfure pour les batteries Li-métal à l'état solide grâce à l'ingénierie de la structure de la bande électronique, qui transforme radicalement les points de vue académiques et industriels sur la conception des électrodes et le contrôle de l'interface, et est essentiel à la batterie à l'état solide. la science et la chimie des cathodes abordant de toute urgence les pénuries de ressources Co / Ni.