Harvard conçoit des batteries lithium à l’état solide à durée de vie élevée.
Les chercheurs du monde entier s’intéressent de près à l’amélioration des batteries pour les véhicules électriques et autres appareils électroniques.
La majorité des véhicules électriques modernes utilisent des batteries lithium-ion, mais celles-ci ne sont pas idéales en raison de leur coût, de leur poids et de leur temps de recharge. Depuis plusieurs décennies, les chercheurs tentent de remplacer les batteries lithium-ion classiques par des batteries lithium-métal à l’état solide.
Les batteries à l’état solide ont l’avantage de fournir beaucoup plus d’énergie dans le même volume et de se recharger beaucoup plus rapidement. Xin Li, chercheur à Harvard, et son équipe de scientifiques ont conçu une batterie solide au lithium-métal stable qui peut être chargée et déchargée au moins 10 000 fois.
Il s’agit d’un nombre de cycles beaucoup plus élevé que ce qui avait été démontré précédemment avec des batteries de conception similaire. La batterie se caractérise également par une conception à courant élevé et a été associée à un matériau de cathode à haute densité énergétique disponible dans le commerce.
Selon les chercheurs, cette technologie pourrait permettre d’augmenter la durée de vie des véhicules électriques pour qu’elle corresponde à celle des voitures à essence de 10 à 15 ans sans qu’il soit nécessaire de remplacer la batterie.
La haute densité de courant ouvre également la voie à des véhicules électriques qui peuvent se recharger complètement en 10 à 20 minutes. La chimie est le plus grand défi à relever pour créer des batteries lithium métal, car les batteries traditionnelles développent ce que l’on appelle des dendrites qui peuvent provoquer un court-circuit ou un incendie.
M. Li et son équipe ont conçu une batterie multicouche qui prend en sandwich différents matériaux de stabilité variable entre l’anode et la cathode. Cette conception empêche la pénétration des dendrites lithium en les contrôlant et en les contenant plutôt qu’en les arrêtant complètement.
La batterie possède également des propriétés d’autoréparation qui lui permettent de combler les trous créés par les dendrites.
Le modèle mis au point par les chercheurs de Harvard est une preuve de concept qui montre que les batteries lithium-métal à l’état solide pourraient être compétitives par rapport aux batteries lithium-ion commerciales.
La flexibilité et la polyvalence de la conception multicouche sont également potentiellement compatibles avec les procédures de production de masse. Toutefois, les chercheurs notent qu’il ne sera pas facile de passer à une capacité commerciale pour une meilleure conception et que des défis pratiques subsistent.
