La possibilité de réaliser des batteries haute énergie offrant une
grande autonomie est d'une grande importance technologique et
scientifique. Citons comme exemple la pile Li–S qui offre une meilleure
densité énergétique par rapport aux batteries Li-ion classiques à un
faible coût. Malgré d'importants progrès, il existe d'importants défis
concernant sa mise en œuvre à grande échelle. Parmi ceux-ci, citons la
faible conductivité intrinsèque du soufre ainsi que les molécules
indésirables allant de la désintégration de la cathode (appelée
polysulfures) qui se dissolvent dans le liquide d'électrolyte de la
batterie.
Dans le projet
EUROLIS
(«Advanced European lithium sulphur cells for automotive applications»),
financé par l'UE, les chercheurs visent à stabiliser les cathodes Li–S
en utilisant des réservoirs de polysulfures avec des surfaces modifiées.
Le système proposé avec une surface importante doit permettre la faible
adsorption d'intermédiaires de polysulfures ainsi qu'une désorption
réversible. Le matériel actif est alors entièrement utilisé.
Pour mieux comprendre l'impact de la surface et les interactions
entre l'électrolyte et les composites de cathode à base de soufre, des
techniques de caractérisation fiables sont nécessaires. EUROLIS a
développé une série d'outils in situ et ex situ pour l'analyse des
batteries Li–S à différents stades de charge et de décharge. Cela a
permis de mieux comprendre les propriétés électrochimiques de la
batterie Li–S. EUROLIS les a utilisées pour contrôler efficacement la
formation de polysulfures et la diffusion ou la migration dans
différentes parties de la batterie Li–S.
La spectroscopie visible aux ultraviolets et les piles Swagelok
modifiées à 4 électrodes pourraient être utilisées dans la détermination
quantitative des polysulfures dans le séparateur, outre la distinction
de différents types de polysulfure. Un autre outil spectroscopique (la
spectroscopie par seuil d'absorption K) a permis aux partenaires de
déterminer de manière qualitative et quantitative les polysulfures dans
la cathode composite.
La composition des électrodes a été définie pour maximiser la charge
de soufre sur l'électrode positive. Les séparateurs, le lithium et
l'électrolyte ont été adaptés pour préparer 12 piles prototypes dans une
configuration standard. D'autres activités impliquaient des
technologies Li-S alternatives d'étalonnage. L'accent a été mis sur les
batteries solides ou polymères car les deux peuvent efficacement
empêcher la migration des polysulfures.
Les activités EUROLIS contribuent grandement au développement du
savoir-faire en matière de production de batterie Li–S. Les activités de
diffusion comprennent le site Internet du projet, des publications dans
des magazines scientifiques examinés par des pairs et des conférences.
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