CA2DM@NUS et CBMM développent du niobium avancé

Le Center for Advanced 2D Materials (CA2DM) de l'Université nationale de Singapour (NUS), axé sur la recherche sur le graphène et d'autres matériaux bidimensionnels (2D), et CBMM, un leader des produits et de la technologie au niobium, ont développé de nouveaux niobium -piles au graphène.

Les batteries sont actuellement testées au nouveau laboratoire de batteries avancées CBMM-CA2DM qui a été récemment lancé par NUS et CBMM (créé avec un investissement conjoint de 3,8 millions de dollars) sur trois ans, soutenu par la National Research Foundation de Singapour.

"Le laboratoire de batteries avancées CBMM-CA2DM est l'installation la plus high-tech et la mieux équipée de Singapour pour explorer les nouvelles frontières de la technologie des batteries. Le laboratoire fournit aux chercheurs des équipements de pointe pour créer de nouveaux électrolytes solides, fabriquer diverses formes de cellules et éventuellement mettre leurs innovations à l'épreuve. Nous avons réalisé des progrès significatifs dans notre développement de batteries au niobium-graphène qui s'avèrent être un changeur de jeu en matière de sécurité, d'efficacité et de durabilité », a déclaré le professeur Antonio H. Castro Neto, directeur de CA2DM.

Les batteries pionnières au niobium-graphène se seraient révélées plus performantes et plus sûres que les batteries lithium-ion traditionnelles. De plus, les électrolytes liquides volatils et inflammables des batteries lithium-ion seront remplacés par des électrolytes solides contenant du niobium, améliorant encore la sécurité et la densité énergétique des nouvelles batteries.

Le niobium sert de matériau actif principal dans l'électrode négative des batteries tout en étant également utilisé comme additif dans l'électrode positive. Le graphène, d'autre part, est utilisé dans les électrodes négatives et positives pour augmenter la conductivité électronique et la stabilité structurelle. Dans l'électrode négative, la structure cristalline unique des matériaux en niobium facilite une charge rapide sans endommager la structure. Dans l'électrode positive, les matériaux de niobium peuvent augmenter la conductivité ionique et protéger le matériau actif de la dégradation. De plus, la nature à faible densité du graphène améliore considérablement la conductivité électronique des deux électrodes sans compromettre la densité énergétique globale de la batterie.

Le prototype final de la batterie niobium-graphène devrait être achevé au premier trimestre 2024.

"Comme elles ont une durée de vie plus longue, les nouvelles batteries au graphène-niobium réduisent considérablement le coût total de possession par rapport aux batteries lithium-ion existantes et ont des capacités de charge ultrarapides. De plus, elles offrent une sécurité accrue car elles ne risquent pas d'exploser même à des températures élevées ", a déclaré Rogerio Ribas, responsable mondial des batteries de CBMM. "Les premières batteries à combiner des applications au niobium à la fois sur la cathode et l'anode, elles présentent également des avantages tels qu'une puissance d'entrée et de sortie plus élevée, une plage de température de fonctionnement plus large et un état de charge plus élevé. Elles peuvent donc être développées pour des marchés spécifiques tels que les applications commerciales et industrielles, y compris la régénération. systèmes de freinage pour véhicules hybrides (rails, camions et voitures particulières), applications lourdes, intralogistique, outils électriques sans fil, entre autres », ajoute M. Ribas.

Le nouveau laboratoire est équipé d'installations de pointe pour la recherche et la fabrication de batteries avancées à base de niobium et d'électrolytes solides. En raison de leurs capacités de haute performance, les batteries au niobium-graphène ont de nombreuses applications potentielles, y compris les dispositifs médicaux, tels que les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs, et les équipements aérospatiaux, tels que les satellites et les engins spatiaux, qui nécessitent tous une longue durée de vie et une sécurité élevée. normes. D'autres applications potentielles incluent les véhicules électriques et l'électronique grand public.

"Avec le besoin croissant de solutions énergétiques durables et performantes, le laboratoire de batteries avancées CBMM-CA2DM marque un partenariat solide entre l'entreprise et la recherche avec des applications passionnantes dans le monde réel. Chez NUS, nous cherchons constamment à repousser les limites de l'innovation, et nous attendons avec impatience les nouvelles contributions du laboratoire à la science et à la technologie, ainsi qu'à l'industrie », a déclaré le professeur Chen Tsuhan, vice-président du NUS (innovation et entreprise) et président du conseil d'administration de CA2DM.

À l'avenir, le laboratoire vise à tester et à créer des batteries plus avancées et nouvelles avec divers matériaux et à interagir avec les instituts de recherche, les facultés et l'industrie locaux pour développer une technologie de pointe dans les batteries. L'un des objectifs de haute technologie est de développer une technologie de batterie à semi-conducteurs qui ne nécessite aucun liquide inflammable à l'intérieur, ce qui la rend totalement sûre. Un espace industriel sera également créé au sein du laboratoire pour permettre à des entreprises externes de développer et de tester des prototypes de batteries pour répondre à leurs besoins commerciaux.