Des batteries triple couche plus sûres et endurantes
06/01/2025
Les batteries des véhicules électriques ont déjà beaucoup évolué ces dernières années mais les recherches se poursuit à un rythme effréné pour développer les cellules de de demain, plus légères, plus denses et plus fiables ! Récemment, une équipe de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée a réalisé une nouvelle avancée majeure dans ce domaine en créant une nouvelle batterie au lithium dotée d'un « électrolyte polymère solide à triple couche ». Elle est ainsi capable de s'éteindre d'elle-même en cas d'incendie et de conserve d'excellentes performances même après de nombreux cycles de charge...
Dans les batteries à électrolyte polymère solide traditionnelles, le lithium peut former de petites structures arborescentes appelées dendrites lors de la charge et de la décharge. Ces dendrites peuvent endommager les connexions internes d'une batterie, augmentant considérablement le risque d'incendie et d'explosion. Ce défi de longue date a rendu difficile l'optimisation du potentiel des batteries au lithium jusqu'à présent.
Dans une étude évaluée par des pairs et publiée récemment dans la revue Small, l'équipe du DGIST a détaillé sa structure électrolytique innovante à triple couche conçue pour améliorer la sécurité et les performances de la batterie. Cette conception astucieuse comprend des couches extérieures souples qui assurent un bon contact avec les électrodes, tandis qu'une couche intermédiaire solide améliore l'intégrité structurelle de la batterie.
L'électrolyte est encore amélioré avec un extincteur (décabromodiphényléthane), une concentration élevée de sel de lithium et de la zéolite, ce qui renforce sa résistance globale. Bien que les détails puissent sembler très techniques aux néophytes, le résultat est une batterie plus sûre et plus fiable.
L'innovation ne se limite pas à la sécurité incendie. Selon l'équipe à l'origine de son développement, dont le chercheur principal, le Dr Kim Jae-Hyun, la conception de la batterie bénéficie d'une longévité exceptionnelle, conservant environ 87,9 % de ses performances après 1 000 cycles de charge et de décharge. Il s'agit d'une amélioration significative par rapport à la plupart des batteries actuelles, qui perdent généralement 20 à 30 % de leur capacité sur le même nombre de cycles.
Pour mettre les choses en perspective, théoriquement, un véhicule électrique avec une autonomie de 300 miles utilisant cette nouvelle batterie conserverait encore 87,9 % de sa capacité, offrant plus de 260 miles d'autonomie, même après 300 000 miles de conduite.
Les chercheurs rapportent également que la batterie peut s'éteindre d'elle-même en cas d'incendie. Cette combinaison unique de durabilité et de sécurité a le potentiel d'avoir un impact considérable sur l'industrie des batteries, s'il passe à un stade d'application industriel.
Le Dr Kim Jae-Hyun, chercheur principal, a expliqué l'impact attendu de cette recherche : « Cette recherche devrait contribuer de manière significative à la commercialisation de batteries au lithium métal utilisant des électrolytes [polymères solides], tout en offrant une stabilité et une efficacité accrues aux dispositifs de stockage d'énergie », a déclaré le Dr Kim. En termes plus simples, cette technologie pourrait conduire à des batteries plus sûres et plus durables pour toute une gamme d'applications.
Si les véhicules électriques sont un cas d'usage évident pour cette technologie, les applications vont bien au-delà puisqu'elles pourraient être utiles dans tous les domaines, des smartphones et appareils portables aux systèmes de stockage d'énergie à grande échelle.
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