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Pendant des années, les scientifiques ont vu le silicium comme un matériau extrêmement prometteur dans le monde des batteries lithium-ion. La principale raison à cela est que son utilisation pour concevoir une anode, peut signifier des batteries avec 10 fois la capacité des versions actuelles – au moins en théorie. Mais en réalité, il se casse facilement lorsque la batterie passe par plusieurs cycles de recharge. Les scientifiques de l’Institut norvégien de technologie énergétique (IFE) prétendent maintenant avoir résolu ce problème avec un nouveau matériau qu’ils appellent le SiliconX.

Le SiliconX

Les chercheurs décrivent ce nouveau matériau comme le «facteur x» qu’ils recherchaient, et ce n’est pas une mince revendication. Pendant des années, les scientifiques du monde entier ont essayé de trouver comment stabiliser le silicium, qui est relativement fragile en tant qu’anode dans une batterie – l’électrode à travers laquelle le courant électrique circule dans une batterie.

Nous avons vu beaucoup de technologies expérimentales montrer de grandes promesses en laboratoire. Parmi les plus intéressantes, citons le fait de placer le silicium dans une cage de graphène, de l’écraser en poudre, de l’utiliser comme nanofils de quelques microns de longueur et de le déployer sous forme de nanoparticules.

Le problème avec l’utilisation du silicium ordinaire en tant qu’anode est que les particules se dilatent jusqu’à 400 % lorsque la batterie se recharge, puis reviennent à la normale en se déchargeant, ce qui provoque leur rupture. Les scientifiques de l’IFE affirment qu’ils ont surmonté ce problème avec un nouvel alliage de silicium qui utilise un mélange minutieux de nanoparticules de silicium et un matériau encore sans nom, avec des travaux en cours pour breveter cette technologie.

Une stabilité remarquable

L’équipe a effectué des tests en laboratoire et explique que la nouvelle conception de la batterie, possède une grande stabilité pendant les cycles de recharge; ce qui signifie qu’elle se recharge avec une capacité bien supérieure aux batteries dotées d’une anode en silicium pur à dégradation rapide – la capacité de recharge des anodes en graphite utilisées dans les batteries d’aujourd’hui.

Si ce genre de résultats peut être reproduit en dehors d’un laboratoire, il pourrait un jour être utilisé pour toutes sortes d’applications, comme des téléphones portables qui ne devraient être rechargés que deux fois par semaine, ou des véhicules électriques pouvant rouler plus de 1000 kilomètres avec une seule charge.

Une efficacité durable

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Ce graphique montre en noir la capacité du silicium pur lorsqu »il est utilisé comme anode; il a une capacité élevée au début, mais qui diminue rapidement. Le graphique en turquoise au milieu montre les résultats d’une batterie avec le matériau anodique développé par l’IFE. Le graphique du bas en noir montre la capacité des matériaux anodiques disponibles dans le commerce.

Bien que pour le moment, cela demeure encore un gros «si», les scientifiques ont l’appui du Conseil norvégien de la recherche pour poursuivre leur travail et se sont associés avec des partenaires privés pour essayer de commercialiser le SiliconX.

Source : Institute for Energy Technology