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Les batteries lithium-métal, le meilleur allié des véhicules électriques

Publié le: 09/10/2019  
Les batteries lithium-métal, le meilleur allié des véhicules électriques

Toutes les composantes de nos téléphones ne cessent d’être améliorées. Écran OLED et bientôt micro-LED, meilleur appareil photo, processeur plus puissant, antenne 5G, puce NFC, etc… Pourtant il reste une exception : la batterie. Tout comme les ordinateurs portables et les véhicules électriques les téléphones sont équipés de batteries d’accumulateurs lithium-ion. Ce matériau est utilisé car il offre une haute densité d’énergie, ne se décharge pas trop et ne demande que peu d’entretien. Il a toutefois plusieurs défauts. Premièrement, ces batteries vieillissent rapidement, après 500 à 1000 cycles de charges leurs capacités commencent à chuter. Deuxièmement, elles posent des problèmes de sécurité. On se souvient notamment du tristement célèbre Samsung Galaxy Note 7, après 55 rapports d’explosions aux États-Unis, le géant coréen a dû rappeler toutes les unités à travers le monde et cesser la production du téléphone. Une explosion avait par ailleurs eu lieu dans un avion, suite à cela le téléphone était interdit en vol, en soute comme en cabine. Dernièrement, les batteries lithium-ion sont lourdes. Cela ne pose pas de problème dans un smartphone ou un ordinateur portable, mais c’est le cas dans une voiture électrique où la batterie utilise un quart de son énergie pour se déplacer elle-même.

Les batteries en lithium-ion, qui ont déjà été optimisées autant que possible, commencent à connaître leurs limites avec les véhicules électriques. Les chercheurs s’attèlent donc au développement de nouveaux types de batterie et notamment les batteries d’accumulateurs lithium-métal. Ces batteries ont pour principal avantage d’être plus petite et moins lourde que les batteries lithium-ion tout en ayant une meilleure densité d’énergie. Une batterie lithium-métal de la même taille qu’une batterie lithium-ion a une capacité deux fois plus importante. Un matériau qui pourrait donc révolutionner les véhicules électriques dont l’autonomie est un des principaux freins à la démocratisation. Problème, ces batteries ont une durée de vie très courte et présentent un risque d’inflammation. Cela est dû à des dendrites, une sorte de résidu, qui se forme à l’intérieur des accumulateurs au lithium-métal. Ces dendrites traversent la couche séparatrice entre les côtés positif et négatif rendant ainsi la batterie inutilisable. Par ailleurs, ils créent un court-circuit alors que le liquide contenu dans l’accumulateur est inflammable. Ce problème a rendu les batteries en lithium-métal inutilisables jusqu’à aujourd’hui. Mais cela pourrait changer, des chercheurs de l’université de Stanford et du laboratoire national de l’accélérateur Slac viennent de développer une solution. Il s’agit d’une couche spéciale recouvrant l’anode et empêchant la formation de dendrites. Les risques d’inflammations sont ainsi évités et la durée de vie de la batterie est largement améliorée. Après 160 cycles de recharge, un accumulateur sans la couche spéciale ne délivre plus que 30% de sa charge initiale. Avec la couche spéciale, ce chiffre grimpe à 85%.

Ces nouvelles batteries pourront être utilisées dans tous les types d’appareils. Les chercheurs pensent qu’elles seront utilisées premièrement dans les petits appareils tel que les smartphone le temps de prouver leur fiabilité. Par la suite elles pourront être utilisées dans les véhicules électroniques.

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