Déverrouiller le rôle de l’hydrogène dans les batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion occupent une place prépondérante de nos jours. Au cœur de ces batteries, le lithium-cobalt oxyde joue un rôle crucial. Une récente étude offre un nouvel éclairage sur le rôle de ce matériau dans le stockage de l’hydrogène, ouvrant la voie à des avancées significatives dans le domaine des batteries et de la production d’hydrogène.

Les batteries lithium-ion sont omniprésentes dans notre ère technologique. Au sein de ces batteries, les oxydes de lithium-cobalt (LiCoO2) sont largement utilisés comme matériaux pour les électrodes positives ou cathodes, les conducteurs par lesquels le courant électrique entre ou sort d’une substance.

La cathode joue un rôle essentiel dans les batteries lithium-ion et influence leur capacité, leur performance sur de nombreux cycles de charge-décharge, et leur capacité à gérer la chaleur.

Le défi de l’hydrogène dans les batteries lithium-ion

Un problème majeur qui conduit à la détérioration de ces batteries est la création d’hydrogène par la dissociation de l’eau. Par conséquent, comprendre comment l’hydrogène s’accumule et est éliminé dans le LiCoO2 peut grandement améliorer l’efficacité et le fonctionnement des batteries lithium-ion à l’état solide.

Par ailleurs, cette connaissance peut conduire à de nouvelles méthodes pour recycler les batteries lithium-ion usagées afin de les utiliser pour le stockage et la production d’hydrogène par le processus de dissociation de l’eau à température ambiante.

Dans une étude récente dirigée par le professeur Bun Tsuchiya du département d’éducation générale de la faculté des sciences et de la technologie de l’université Meijo, une équipe de chercheurs a mené une enquête approfondie sur l’absorption et la perte d’hydrogène dans les matériaux de cathode LiCoO2 immergés dans l’eau à température ambiante.

Selon le professeur Tsuchiya, « Mon objectif est de réaliser la production d’hydrogène (H2) par la dissociation de l’eau (H2O) à température ambiante en utilisant certains matériaux céramiques d’oxyde. Habituellement, H est dissocié de H2O à environ 2000 K. Cependant, c’est trop d’énergie pour une production efficace de combustible H2 et pour résoudre les problèmes environnementaux actuels, tels que les émissions à long terme de dioxyde de carbone. »

Des résultats prometteurs pour le futur de l’énergie

Les chercheurs ont étudié le stockage et la libération de l’hydrogène dans les matériaux de cathode LiCoO2 pour les batteries lithium-ion. En fournissant des informations sur un processus qui conduit à la dégradation de cette technologie largement utilisée, cette étude ouvre la voie au développement de batteries plus efficaces ainsi qu’à la production d’hydrogène à faible énergie par la dissociation de l’eau, une technologie de stockage d’énergie respectueuse de l’environnement.

Article : « Hydrogen absorption and desorption characteristics of H2O-uptake LiCoO2 materials at room temperature » – DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.10.039