Jusqu'à 99,9999 % d'efficacité coulombienne : Une nouvelle technologie de batterie Li-métal pourrait améliorer les VE, les smartphones, etc

Une équipe de recherche de l'université de Shandong a mis au point un nouveau matériau d'électrode qui ne subit pas les changements physiques de volume qui entraînent la dégradation rapide des batteries au lithium-métal. Ce nouveau matériau, dont les détails sont publiés dans Nature Nanotechnology, pourrait déboucher sur des batteries Li-métal à haute densité énergétique commercialement viables, ce qui permettrait de fabriquer des véhicules électriques à plus grande autonomie et des appareils dotés de batteries plus volumineuses dans des boîtiers compacts.

Les batteries au lithium-métal ont longtemps été considérées comme le Saint-Graal de la technologie des batteries, car elles peuvent stocker plus d'énergie par volume que les batteries au lithium-ion. Toutefois, leur développement a été entravé par de nombreux problèmes, notamment celui du "changement de volume". Le problème du changement de volume implique l'expansion et la contraction des électrodes (critiques au niveau des anodes) pendant la charge et la décharge, ce qui entraîne des fissures et la dégradation des cellules.

La nouvelle conception résout ce problème en créant un hôte composite pour le lithium à l'aide d'oxyde de graphène réduit et d'oxyde de zinc. Cette structure comporte des cavités rigides qui retiennent le lithium. Cela empêche l'électrode globale de changer de taille, tout en servant d'"armure anticorrosion" qui protège le lithium réactif de l'électrolyte corrosif.

Les résultats sont prometteurs. Lors d'essais en laboratoire, la nouvelle électrode a permis d'obtenir une efficacité de charge comprise entre 99,99 % et 99,9999 % pendant près de 2 000 cycles, ce qui dépasse de loin le seuil de stabilité requis pour une batterie pratique. En calculant avec le chiffre moyen - 99,99495 % - la batterie conservera théoriquement plus de 95 % de sa capacité après 1 000 cycles. Ce calcul ne tient pas compte d'autres facteurs.

Il y a environ deux semaines, nous avons fait état d'une avancée similaire, réalisée par une équipe de recherche du KAIST et de LG Energy Solution. Cette recherche, publiée dans Nature Energy, portait sur un nouvel électrolyte liquide qui résout le problème des dendrites dans les batteries au lithium-métal une batterie capable d'offrir une autonomie de 500 miles avec une charge de 12 minutes.

Les chercheurs à l'origine de la nouvelle électrode "à changement de volume nul" s'efforcent à présent d'améliorer leur conception en vue d'une utilisation commerciale, l'objectif étant de mettre sur le marché des batteries grâce à des partenariats industriels dans les trois à cinq prochaines années.

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