VE à charge rapide et à longue autonomie : La nouvelle batterie se recharge complètement en 15 minutes à 1 747,6 W/kg

Les batteries lithium-métal promettent de stocker beaucoup plus d'énergie et de fonctionner dans des environnements plus difficiles que les batteries lithium-ion conventionnelles qui alimentent la plupart des appareils électroniques modernes. Toutefois, la réalisation de leur plein potentiel commercial a été entravée par le mouvement lent et inefficace des électrons et des ions à la frontière entre les composants structurels de la batterie et son électrolyte, un processus connu sous le nom de transfert de charge. Lorsque ce transfert est lent, il déclenche des réactions chimiques indésirables qui forment des dendrites - des excroissances métalliques dangereuses, semblables à des aiguilles, qui ruinent les performances de la batterie et peuvent même provoquer des incendies soudains ou des explosions lors d'une charge ultra-rapide.

Pour remédier à ce problème majeur, une équipe de chercheurs, principalement de l'Université des sciences et technologies de Chine, a repensé l'électrolyte de la batterie au niveau moléculaire. Dans la revue Nature Energy, l'équipe a découvert un moyen d'accélérer le transfert de charge en restructurant les molécules de solvant du fluide.

Au lieu d'une configuration standard, les chercheurs ont disposé les molécules de manière à former des voies plates et hautement organisées, qu'ils ont appelées "canaux d'électrons alignés sur le plan". Cette conception structurelle unique crée une liaison beaucoup plus forte et efficace entre les électrons en mouvement et les ions lithium. En rationalisant cette connexion, les canaux nouvellement conçus accélèrent considérablement les réactions chimiques sous-jacentes et éliminent les conditions léthargiques qui créent des dendrites dangereuses.

Lorsque l'équipe a testé son électrolyte modifié dans de véritables cellules de batteries lithium-métal de taille industrielle, les résultats ont été très positifs. Les canaux d'électrons plats ont permis aux batteries d'atteindre de manière stable et sûre 100 % en 15 minutes à une densité de puissance de charge de 1 747,6 W/kg.

Cette recherche fournit un modèle fiable pour surmonter les obstacles électrochimiques extrêmes qui empêchent actuellement les batteries de haute capacité de la prochaine génération d'entrer sur les marchés de consommation. Si cette technologie est commercialisée, nous pourrions voir des VE avec une plus grande autonomie et une recharge plus rapide.