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Dans une étude des chercheurs de Stanford démontrent comment leur nouvelle conception de l’électrolyte stimule les performances des batteries au lithium métal, une technologie prometteuse pour alimenter les véhicules électriques, les ordinateurs portables et autres appareils.

Un nouvel électrolyte 

« Notre étude s’est concentrée sur les batteries au lithium métal, qui sont plus légères que les batteries lithium-ion et peuvent potentiellement fournir plus d’énergie par unité de poids et de nombre ».
Les batteries au lithium-ion, utilisées dans tous les appareils, des smartphones aux voitures électriques, ont deux électrodes : une cathode chargée positivement, contenant du lithium, et une anode chargée négativement, généralement en graphite.
Une batterie au lithium métal peut contenir environ deux fois plus d’électricité par kilogramme que la batterie lithium-ion ordinaire. Les piles au lithium métal le font en remplaçant l’anode en graphite par du lithium métal, qui peut stocker beaucoup plus d’énergie. « Les batteries au lithium métal sont très prometteuses pour les véhicules électriques, où le poids et le nombre sont une grande préoccupation », a déclaré le coauteur de cette étude, Zhenan Bao.
L’équipe de Stanford a testé ce nouvel électrolyte dans une batterie au lithium métal. Pour une utilisation potentielle dans l’électronique grand public, l’équipe de Stanford a également testé l’électrolyte FDMB dans des piles au lithium métal à poche sans anode – des piles disponibles dans le commerce avec des cathodes qui fournissent du lithium à l’anode.

Batterie500

Le ministère américain de l’énergie (DOE) finance un grand consortium de recherche appelé Battery500 pour rendre viables les batteries au lithium métal, ce qui permettrait aux constructeurs automobiles de concevoir des véhicules électriques plus légers et capables de parcourir des distances beaucoup plus longues entre les charges.
« La batterie sans anode a fonctionné pendant 100 cycles avant que sa capacité ne tombe à 80 %, ce qui n’est pas aussi bon qu’une batterie lithium-ion équivalente, qui peut aller de 500 à 1 000 cycles, mais cela reste l’une des cellules sans anode les plus performantes ».
La Battery500 vise à presque tripler la quantité d’électricité qu’une batterie au lithium métal peut fournir, passant d’environ de 180 watts-heures par kilogramme lorsque le programme a débuté en 2016 à 500 watts-heures par kilogramme. Un rapport énergie/poids plus élevé, ou « énergie spécifique », est la clé pour résoudre le problème d’autonomie que rencontrent souvent les acheteurs potentiels de voitures électriques.
« La batterie sans anode de notre laboratoire a atteint environ 325 watts-heures par kilogramme d’énergie, un chiffre respectable », a déclaré M. Cui. « Notre prochaine étape pourrait être de travailler en collaboration avec d’autres chercheurs de Battery500 pour construire des cellules qui se rapprochent de l’objectif du consortium de 500 watts-heures par kilogramme ».
« Notre étude fournit essentiellement un principe de conception que les gens peuvent appliquer pour obtenir de meilleurs électrolytes », a ajouté M. Bao. L’équipe nous montre les résultats de leur travaux dans la vidéo ci-dessous.

Cette recherche a été publiée dans Nature Energy.
Source : Stanford University
Crédit photo : Pexels