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L’ajout de petites quantités de sel de potassium aux batteries au lithium-métal, pourrait les rendre plus sûres et augmenter leur efficacité de charge. Les batteries au lithium-métal sont plus légères, et peuvent stocker plus d’énergie que les batteries au lithium-ion plus couramment utilisées, mais leur utilisation généralisée a été limitée en raison de préoccupations concernant leur sécurité, explique Lauren Marbella de l’université de Columbia à New York.

Du potassium pour des batteries lithium-métal

Contrairement aux batteries lithium-ion, dont l’une des deux électrodes est généralement en graphite, les batteries au lithium-métal contiennent une électrode en lithium. En raison de la façon dont les piles au lithium-métal se chargent, cela peut entraîner une accumulation de minuscules dépôts de lithium à la surface de l’électrode, ce qui peut provoquer un court-circuit. Un court-circuit peut entraîner des explosions, explique M. Marbella. « En gros, tout le système tombe en panne », dit-elle. « C’est la recette d’un désastre. »
Marbella et son équipe ont découvert que l’ajout d’une petite quantité de sel de potassium aux batteries au lithium-métal, permet de se protéger de cette dangereuse accumulation de dépôts sur l’électrode. « Chaque fois que nous avions du potassium dans la batterie, nous avions moins de ces microstructures qui se développaient, et nous avions aussi une batterie plus efficace », dit-elle – bien qu’à l’heure actuelle, on ne sache pas tout à fait pourquoi.
Les chercheurs ont découvert que l’ajout de potassium faisait passer le rendement de charge des batteries de 84 à 88 %. Selon Mme Marbella, de petites augmentations de l’efficacité de charge peuvent faire beaucoup, en particulier dans des applications telles que les véhicules électriques.

Des batteries ayant une longue durée

L’un des principaux obstacles à la transition vers les véhicules électriques est leur autonomie limitée, explique M. Marbella. « Vous êtes limité dans la distance que vous pouvez parcourir avant de devoir recharger votre batterie », dit-elle. « Le développement de batteries au lithium-métal, permettrait d’éliminer une partie de la crainte  liée à l’autonomie car elles durent plus longtemps ».
Selon Mme Marbella, la prochaine étape consistera à étudier comment l’ajout de potassium, permet de limiter la formation de dépôts sur l’électrode de lithium et d’optimiser encore davantage cette opération.
« Cette recherche sera importante pour la découverte des chimies des batteries de prochaine génération, qui offriront des améliorations en matière de densité énergétique et de sécurité », déclare Shahid Rasul de l’université de Northumbria au Royaume-Uni, comme les batteries lithium-soufre et lithium-air. « [Cela] est essentiel pour l’électrification des secteurs des transports et de l’aviation », dit-il.
Cette recherche a été publiée dans Cell Reports Physical Science.
Source : New Scientist
Crédit photo sur Unsplash : Tommy Krombacher