L'OFFRE DE BASE

La conception de nouveaux matériaux est impérative pour réaliser des avancées fondamentales dans les systèmes de conversion et de stockage de l'énergie. Ces deux éléments sont essentiels pour relever le défi de l'atténuation du réchauffement de la planète, qui exige une substitution de l'énergie sans dépendance à l'égard des combustibles de combustion nuisibles à l'environnement.

Nous proposons des matériaux à structure atomique et à confinement quantique pour améliorer les systèmes de stockage d'énergie, dans des applications de niche où la légèreté, la résistance à la dégradation par la chaleur ou les radiations, les hautes performances et la longévité avec des matériaux à faible volume sont des exigences essentielles.

MODIFICATION ARCHITECTURALE ATOMIQUE DES MATÉRIAUX DE STOCKAGE D'ÉNERGIE

Dans la technologie contemporaine des batteries et du stockage de l'énergie, les électrodes à base de silicium (Si) subissent d'énormes changements de volume pendant les processus de lithiation/délithiation. Cela entraîne la pulvérisation des nanostructures de silicium et, par conséquent, une réduction des propriétés de cyclage des batteries.

Le Carbure de Silicène (SixC) est la céramique la plus résistante à la corrosion, avec la capacité de maintenir sa résistance jusqu'à 1400°C (2552 °F). Sous forme nanostructurée et atomiquement architecturée, le SixC présente une dureté assez élevée, préservant sa structure après de longues périodes de cyclage. 

Le SixC nanostructuré utilisé comme matériau d'anode dans les batteries lithium-ion (LIB) présente une stabilité de cycle supérieure, une bonne capacité nominale et une faible impédance. Plus la taille du matériau à structure atomique est petite, plus sa tolérance aux contraintes et aux déformations est élevée. Cela minimise la pulvérisation et prolonge la durée de vie d'une batterie dans laquelle de tels matériaux à architecture atomique sont incorporés.

Les nanotubes de SixC à architecture atomique peuvent être utilisés dans les micro-ultracapacités à haute température, où des études ont montré qu'ils présentaient une stabilité exceptionnelle et une longue durée de vie. 

La nanotechnologie est un domaine contre-intuitif, dans lequel moins de matériaux sont nécessaires pour obtenir plus de fonctionnalités, car la surface augmente considérablement avec la miniaturisation de la taille. Avec de tels matériaux à surface élevée, en particulier dans la plage de taille du confinement quantique (< 20 nm), il devient possible de réaliser des systèmes performants, durables et légers, en utilisant très peu de matériau quantique. L'architecture atomique est l'étape supplémentaire incorporée dans nos processus de conception et de fabrication des matériaux, afin d'améliorer à la fois la fonctionnalité et la compatibilité environnementale des matériaux quantiques, rendant ainsi leur champ d'application plus efficace et polyvalent. L'objectif essentiel du progrès réside dans l'augmentation de la densité énergétique d'un matériau, et non de son volume.

LE DOMAINE QUANTIQUE

Les progrès dans le régime quantique des nanomatériaux à architecture atomique ne consistent pas à augmenter le volume. La montée en gamme dans le domaine quantique passe davantage par une augmentation de la surface et, par conséquent, des performances du matériau, que par la quantité de matériau. Il faut pour cela comprendre comment repositionner davantage d'atomes dans le champ opérationnel de la surface du matériau. L'augmentation du rapport surface/volume, comme c'est le cas avec les matériaux quantiques, améliore la densité d'énergie et de puissance en vertu d'une augmentation de la surface électrochimiquement active et d'une réduction des longueurs de transport. Moins, c'est plus : Il s'agit d'exploiter l'énergie brute de l'atome non coordonné, ouverte à des exploits substantiels. 

Les matériaux à confinement quantique offrent une plateforme opérationnelle plus puissante, dans laquelle il suffit d'un peu de matériau pour faire le travail. En effet, les dimensions des matériaux quantiques sont trop petites (< 20 nm) pour permettre les processus micromécaniques de déformation et de fracture, ce qui améliore leur durée de vie. 

Le domaine des matériaux quantiques représente le domaine des matériaux le moins exploré industriellement, mais le plus souhaité pour faire progresser les nanotechnologies aujourd'hui. Il s'agit également de l'ensemble de matériaux le plus difficile à fabriquer, sans parler de leur mise à niveau, pour répondre à la demande industrielle. NANOARC a surmonté cet obstacle et propose donc cette offre de nanomatériaux à structure atomique et à confinement quantique pour améliorer les technologies de batteries de la prochaine génération.