Les séparateurs non poreux de Toray Industries pourraient augmenter la capacité des batteries lithium-ion et améliorer la sécurité des batteries dans les appareils électroniques portables et les véhicules électriques, a rapporté Electronics Weekly.

Alors que le marché des batteries au lithium continue de croître, il est nécessaire d'augmenter leur capacité et leur densité énergétique. Les batteries à anode de lithium métallique, avec leur capacité théorique élevée et leur faible potentiel redox, attirent désormais l'attention. « Cette anode n'a pas encore connu d'utilisation pratique, car des dendrites de lithium se forment à la surface du lithium métallique pendant la charge, pénétrant les séparateurs et provoquant des courts-circuits qui compromettent la sécurité. Les dendrites de lithium se forment le long des pores du film microporeux. Éliminer les pores du séparateur peut stopper cette croissance, mais l'inconvénient est une perméabilité aux ions lithium fortement réduite. Il est essentiel de supprimer les dendrites tout en maintenant la conductivité ionique », a noté EW.

Une résistance à la chaleur et une stabilité thermique accrues des séparateurs sont nécessaires, car les batteries à anode de lithium métallique offrent une capacité plus élevée et des exigences de sécurité plus strictes. Toray a relevé ce défi en utilisant une technologie de conception moléculaire de polymère aramide à haute résistance thermique, qu'elle emploie depuis des années pour contrôler les espaces entre les chaînes moléculaires et l'affinité avec les ions lithium.

En utilisant un polymère hautement conducteur d'ions doté d'une excellente résistance à la chaleur, Toray a découvert qu'il pouvait supprimer la formation de dendrites dans les batteries à anode de lithium métallique tout en maintenant la conductivité ionique grâce à « ce polymère utilisé comme séparateur non poreux, composé d'une couche sans pores appliquée sur un séparateur microporeux ».

Le séparateur supprime les courts-circuits attribuables aux dendrites et conserve plus de 80 % de sa capacité après 100 cycles de charge/décharge. Des recherches sur la capacité ultra-élevée et la sécurité des batteries lithium-ion de demain restent nécessaires, mais la demande en batteries accélère cette avancée.