Des chercheurs de l’Université Bourns College of Engineering de Riverside, ont développé un moyen peu coûteux et éconergétique de créer des anodes à base de silicium pour les batteries lithium-ion à partir de restes fossilisés d’algues unicellulaires appelées diatomées. Cette recherche pourrait conduire au développement de batteries lithium-ion à ultra-haute capacité pour les appareils électroniques, notamment les appareils photo, les smartphones et les ordinateurs portables.
Intitulé «Carbon-Coated, Diatomite-Derived Nanosilicon as a High Rate Capable Li-ion Battery Anode», un article décrivant cette découverte a récemment été publié dans la revue Scientific Reports. Cette recherche a été dirigée par Mihri Ozkan, professeur en génie électrique, et Cengiz Ozkan, professeur en génie mécanique.
Peu dispendieuses et plus fiables
Les batteries au lithium-ion sont composées de plusieurs éléments principaux comprenant une anode, une cathode et un électrolyte fait de sel de lithium dissous dans un solvant organique. Alors que le graphite est le matériau de choix pour la plupart des anodes, ses performances sont un facteur limitant pour faire de meilleures batteries et étendre leurs applications. Le silicium, qui peut stocker environ 10 fois plus d’énergie, pourrait être utilisé pour produire des anodiques, mais sa production par la méthode traditionnelle, appelée « réduction carbothermique » est coûteuse et exige beaucoup d’énergie.
Pour changer cela, l’équipe de chercheurs a découvert une source bon marché de silicium – la terre à diatomées. Le dioxyde de silicium (terre de diatomées) est une roche sédimentaire abondante, riche en silicium, composée de restes fossilisés de diatomées déposées dans les océans depuis des millions d’années. Grâce à un procédé appelé « réduction magnésiothermique », les chercheurs ont converti cette source peu coûteuse de dioxyde de silicium (SiO2) en nanoparticules de silicium pur.
Cengiz Ozkan, l’un des membres de l’équipe nous explique :
Une difficulté importante lors de notre recherche a été le moyen de préservation les parois des cellules de diatomées. Leurs structures connues sous le nom de frustules, permettent de créer une anode très poreuse, ce qui permet un accès facile pour l’électrolyte.
Cette recherche est la dernière d’une série de projets menés par Mihri et Cengiz Ozkan pour créer des anodes de batterie lithium-ion à partir de matériaux respectueux de l’environnement. Des recherches antérieures ont porté sur le développement et l’essai d’anodes provenant de champignons portabella et de sable de plage.
Mihri Ozkan, un autre membre de cette équipe nous explique :
Les batteries qui alimentent les appareils électroniques sont coûteuses et doivent être remplacées fréquemment. Pour réduire les coûts et produire de meilleurs appareils, nous avons besoin de batteries plus efficaces. Nous croyons que la terre de diatomée, abondante et peu coûteuse, pourrait être une autre source durable de silicium pour les anodes de nos batteries.
Selon cette équipe, s’ils parviennent à produire des anodes en utilisant des fossiles de diatomées, nous pourrions avoir des batteries dont la durée de vie serait non seulement plus longue, mais elles conserveraient et produiraient également une plus forte charge électrique.
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