Des electrodes en nano titanate pour ameliorer les performances des batteries

Avec le developpement des accessoires electroniques portables, le besoin en
batteries legeres, sures, de forte capacite et a faible temps de recharge
est de plus en plus important. D’importants progres ont ete realises avec
les batteries lithium ion, mais il reste encore de nombreux problemes de
duree de vie (comme avec les systemes manganese), de puissance (cas des
systemes fer - phosphate) ou d’echauffement (systemes a oxyde de cobalt
notamment).
La plupart des batteries lithium ion utilisent le graphite comme materiau de
cathode, l’anode pouvant etre par exemple en oxyde de cobalt, tandis que
l’electrolyte est constitue d’un sel de lithium dissout dans un solvant
organique. Le choix du materiau d’electrode joue un role determinant dans la
vitesse de charge du dispositif. La compagnie americaine Altair Nano (Reno,
NV) specialisee dans la production de ceramiques nanostructurees developpe
de nouveaux systemes qui utilisent un compose nanostructure du titane a la
place du graphite comme cathode, ce qui permet d’obtenir des durees de
recharge tres largement inferieures a celles des batteries traditionnelles,
durees qui se comptent en minutes plutot qu’en heures. Le fabricant annonce
que 80% de la charge est realisee dans la minute.
Le materiau nanostructure utilise n’est pas contraint au niveau
cristallographique, propriete qui evite la degradation de l’electrode,
phenomene qui est responsable de la duree de vie limitee de certaines
batteries. Le nombre de cycles de charge/decharge est egalement tres
fortement augmente, dans la mesure ou les caracteristiques electrochimiques
du nanotitanate utilise ne favorisent pas le depot de lithium metallique sur
l’electrode. La gamme de temperature d’utilisation est relativement large
(de moins 30 a environ plus 45 degres celsius), et le cout de fabrication ne
devrait pas etre augmente par l’utilisation de ce nouveau materiau
d’electrode. La compagnie Altair Nano qui travaille egalement sur d’autres
applications des nanotechnologies (revetements de surface pour les
protheses, materiaux pour les soins dentaires) possede ses propres
laboratoires de developpement et travaille en collaboration avec plusieurs
centres de recherche. Elle vient d’obtenir du Department of Energy (DOE) un
soutient de 2,5 millions de dollars sur 24 mois pour poursuivre ses
recherches sur les materiaux d’electrode (en collaboration avec Rutgers
University), sur les nanocapteurs (avec Western Michigan University) et la
caracterisation des nanomateriaux (nouvelle collaboration avec University of
California, Santa Barbara).