Une percée dans la conception des électrolytes a rapproché les batteries à haute densité de la réalité.
Les batteries de la prochaine génération pourraient prendre de nombreuses formes, mais l’une d’entre elles sur laquelle les scientifiques fondent beaucoup d’espoir est l’utilisation du lithium métallique. L’excellente densité énergétique de ce matériau pourrait permettre aux batteries d’alimenter les smartphones pendant plusieurs jours. En concevant un nouvel électrolyte qui peut être contrôlé par des champs magnétiques externes, des scientifiques sud-coréens se sont rapprochés un peu plus de la réalité.
Dans une batterie lithium-métal, ce matériau serait déployé à la place du graphite et du cuivre utilisés dans l’anode des batteries lithium-ion actuelles. Les anodes seraient ainsi plus petites et plus légères, avec une densité d’énergie bien supérieure, ce qui permettrait aux smartphones de nécessiter beaucoup moins de charges chaque semaine ou à un véhicule électrique de parcourir beaucoup plus de kilomètres avec chaque charge.
Mais les chercheurs continuent de se heurter à un problème : la croissance de protubérances ressemblant à des tentacules sur l’anode, appelées dendrites, qui provoquent rapidement la défaillance de la batterie. Les solutions potentielles ne manquent pas lorsqu’il s’agit de résoudre ce problème, et une équipe du Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology vient de lancer une nouvelle idée brillante.
Les scientifiques ont abordé le problème en repensant la solution électrolytique qui transporte les ions entre l’anode et la cathode, l’autre électrode d’une batterie. Pour ce faire, ils ont amélioré la manière dont les ions sont transportés dans ce milieu, afin de rendre le processus plus rapide et plus homogène et de tuer dans l’œuf toute dendrite potentielle.
L’équipe a ajouté des nanoparticules magnétiques à la solution électrolytique, ce qui la rend sensible à un champ magnétique et permet de la remuer pour transformer l’électrolyte statique en électrolyte dynamique. Il en résulte un ensemencement rapide et uniforme des noyaux de lithium qui empêche la formation de dendrites. Dans un système de batterie conceptuel, l’équipe a pu démontrer ce phénomène à des taux de charge élevés avec un cycle stable.
L’illustration représente un électrolyte agité magnétiquement dans un système de batterie conceptuel.
Sur la base de ces premiers résultats, l’équipe pense que sa technologie pourrait être utilisée pour améliorer considérablement la fiabilité et la durée de vie des batteries au lithium-métal, et note qu’elle peut avoir le même effet lorsqu’elle est appliquée à d’autres électrolytes.
« C’est un nouveau système d’électrolyte conceptuel qui peut créer un électrolyte dynamique qui n’a jamais été tenté auparavant et changer le paradigme de la recherche sur les électrolytes grâce aux nanoparticules magnétiques », a déclaré le professeur Lee Hong-kyung, auteur de l’étude. « Il peut être immédiatement appliqué à divers systèmes électrochimiques utilisant des électrolytes liquides ».
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202270222
https://techxplore.com/news/2022-12-team-obstacles-commercializing-next-generation-batteries.html
