Les batteries au lithium-métal peuvent se charger en 12 minutes pour un trajet de 800 km

Des chercheurs coréens ont inauguré une nouvelle ère pour la technologie des batteries de véhicules électriques (VE) en résolvant le problème récurrent des dendrites dans les batteries lithium-métal. Alors que les batteries lithium-ion classiques ont une autonomie maximale de 600 km, la nouvelle batterie atteint 800 km d'autonomie sur une seule charge, une durée de vie de plus de 300 000 km et un temps de charge ultra-rapide de seulement 12 minutes.

Une équipe de recherche du Frontier Research Laboratory (FRL), un projet conjoint du professeur Hee Tak Kim du Département de génie chimique et biomoléculaire, et de LG Energy Solution, a développé une technologie originale d'« électrolyte liquide inhibiteur de cohésion » capable d'améliorer considérablement les performances des batteries lithium -métal. Leur article est publié dans Nature Energy .

Les batteries lithium-métal remplacent l'anode en graphite, un composant clé des batteries lithium-ion, par du lithium métal. Cependant, le lithium métal présente un problème technique : les dendrites, qui rendent difficile la garantie de la durée de vie et de la stabilité de la batterie. Les dendrites sont des cristaux de lithium arborescents qui se forment à la surface de l'anode pendant la charge, affectant ainsi les performances et la stabilité de la batterie.

Ce phénomène de dendrite devient plus grave lors d'une charge rapide et peut provoquer un court-circuit interne, ce qui rend très difficile la mise en œuvre d'une batterie lithium-métal pouvant être rechargée dans des conditions de charge rapide.

L'équipe de recherche conjointe du FRL a identifié que la cause fondamentale de la formation de dendrites lors de la charge rapide du lithium métal est due à une cohésion interfaciale non uniforme à la surface du lithium métal. Pour résoudre ce problème, ils ont développé un « nouvel électrolyte liquide inhibiteur de cohésion ».

Le nouvel électrolyte liquide utilise une structure anionique à faible affinité de liaison aux ions lithium (Li⁺), minimisant ainsi l'hétérogénéité de l'interface lithium. Cela supprime efficacement la croissance des dendrites , même lors d'une charge rapide.

Cette technologie permet de surmonter la lenteur de la charge, qui constituait une limitation majeure des batteries lithium-métal existantes, tout en conservant une densité énergétique élevée. Elle permet une grande autonomie et un fonctionnement stable, même en charge rapide.

Je-Young Kim, directeur technique de LG Energy Solution, a déclaré : « Les quatre années de collaboration entre LG Energy Solution et le KAIST par l'intermédiaire du FRL produisent des résultats significatifs. Nous continuerons de renforcer notre collaboration entre l'industrie et le monde universitaire afin de relever les défis techniques et d'obtenir les meilleurs résultats dans le domaine des batteries de nouvelle génération. »

Hee Tak Kim, professeur de génie chimique et biomoléculaire au KAIST, a déclaré : « Cette recherche est devenue un élément clé pour surmonter les défis techniques des batteries lithium-métal grâce à la compréhension de leur structure interfaciale. Elle a permis de surmonter le principal obstacle à l'introduction de ces batteries dans les véhicules électriques. »

https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=51370