La batterie lithium-métal rechargeable sera bientôt une réalité: une batterie souvent reléguée au laboratoire depuis des décennies par une espérance de vie courte et une disparition parfois incandescente, tandis que la batterie rechargeable lithium-ion, rapporte désormais plus de 30 milliards de dollars par an.

Un nouveau revêtement pour les batteries lithium-métal

Mais cela pourrait changer, en effet, une équipe de chercheurs de l’Université de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory a inventé un revêtement permettant de remédier à certains défauts de ce type de batteries.
Lors des tests en laboratoire, ce revêtement a prolongé considérablement la vie de la batterie. «Nous nous attaquons au Saint Graal des batteries au lithium-métal», a déclaré Zhenan Bao, professeur de génie chimique, auteur principal du journal, avec Yi Cui, professeur de science des matériaux et de l’ingénierie et de la science des photons au SLAC. Bao a ajouté que les dendrites avaient empêché l’utilisation des piles au lithium-métal dans ce qui pourrait être la prochaine génération de véhicules électriques. Mais ce revêtement change complètement la donne.
Les batteries au lithium-métal peuvent contenir au moins un tiers plus d’énergie par kilo que les batteries au lithium-ion et sont nettement plus légères car elles utilisent du lithium léger pour l’extrémité chargée positivement plutôt que du graphite plus lourd. Si elles étaient plus fiables, ces batteries pourraient être utilisées avec les appareils électroniques portables des ordinateurs portables aux téléphones portables, mais la véritable utilité serait pour les voitures électriques.
Les équipes de Stanford et de SLAC ont testé leur revêtement sur l’extrémité chargée positivement – appelée anode – d’une batterie au lithium-métal, où se forment généralement les dendrites. En fin de compte, ils ont combiné leurs anodes spécialement revêtues avec d’autres composants disponibles dans le commerce pour créer une batterie pleinement opérationnelle.

Après 160 cycles elles fournissaient toujours 85% de l’énergie

Après 160 cycles, leurs batteries au lithium-métal fournissaient toujours 85% de l’énergie qu’elles fournissaient au cours de leur premier cycle. Les batteries au lithium-métal ordinaires fournissent environ 30% après de nombreux cycles, les rendant presque inutiles même si elles n’explosent pas.
Ce nouveau revêtement empêche la formation de dendrites en créant un réseau de molécules qui délivrent des ions de lithium chargés à l’électrode de manière uniforme. Il évite les réactions chimiques indésirables typiques de ces batteries et réduit également l’accumulation de produits chimiques sur l’anode, ce qui réduit rapidement la capacité de la batterie à fournir de l’énergie.
«Notre nouvelle conception de revêtement rend les batteries au lithium-métal stables et prometteuses pour un développement ultérieur», a déclaré Zhiao Yu, l’autre coauteur principal, et étudiant au doctorat de Stanford. Le groupe améliore actuellement la conception de ses revêtements pour augmenter la rétention des capacités et teste les cellules sur plusieurs cycles.

La commercialisation débutera pour l’électronique grand public

«Bien que l’utilisation dans les véhicules électriques puisse être l’objectif ultime», a déclaré Cui, «la commercialisation commencerait probablement avec l’électronique grand public afin de démontrer d’abord la sécurité de cette batterie.»
Cette recherche est décrite dans Joule.
Source : Stanford University
Crédit photo : Pixabay