L’étude a été publiée le 9 octobre dans une revue scientifique de renommée mondiale.
Le phosphore noir est un allotrope du phosphore blanc. Sa structure en couches unique lui confère une forte conductivité ionique et une capacité de charge théoriquement élevée, ce qui en fait un matériau d’électrode prometteur avec des capacités de charge rapide. Cependant, le phosphore noir a tendance à subir une dégradation structurelle au niveau des bords de sa structure en couches, et ses performances mesurées sont bien inférieures aux attentes théoriques. Récemment, une équipe de recherche a adopté une stratégie de « conception d’interface », en liant le phosphore noir et le graphite par des liaisons covalentes phosphore-carbone. Cette approche a non seulement stabilisé la structure du matériau, mais aussi amélioré la conductivité intrinsèque du composite phosphore noir-graphite pour les ions lithium.
Cependant, les matériaux d’électrode sont généralement recouverts de produits chimiques qui se dégradent dans les électrolytes, certains empêchant la pénétration des ions lithium – un peu comme la poussière sur une vitre bloque la lumière. L’équipe de recherche conjointe a appliqué un mince gel polymère pour créer un revêtement anti-poussière qui « mouille » la surface du composite phosphore noir-graphite, permettant ainsi le passage des ions lithium.
Les vitesses de charge lentes et l’autonomie limitée restent des contraintes majeures dans le développement des véhicules électriques.
Si la production en masse de ce matériau est réalisée, des matériaux de cathode compatibles et d’autres composants auxiliaires pourraient être développés. Des optimisations supplémentaires de la structure des batteries lithium, de leur gestion thermique et de leur conception protectrice pourraient permettre des batteries lithium-ion avec une densité d’énergie de 350 watt-heures par kilogramme et des capacités de charge rapide.
Les batteries lithium-ion avec une densité d’énergie de 350 watt-heures par kilogramme pourraient offrir aux véhicules électriques une autonomie de près de 1 000 kilomètres. Combinée à la technologie de charge rapide, l’expérience utilisateur des véhicules électriques serait considérablement améliorée.
