Un prototype de batterie à semi-conducteurs à base de lithium et de verre fait l’objet de critiques concernant les allégations selon lesquelles sa capacité augmenterait avec le temps.
Existe-t-il une batterie dont la capacité de stockage d’énergie augmente avec l’âge ? Une équipe respectée de chercheurs affirme avoir mis au point une telle technologie. La controverse entoure cependant leurs revendications, en partie parce que la thermodynamique peut sembler exiger qu’une batterie ne se détériore qu’au cours de nombreux cycles de charge-décharge.
Les chercheurs ont une réponse à cette critique et continuent de publier des articles évalués par des pairs sur ce travail. Si de telles affirmations venaient de presque n’importe quel autre laboratoire, elles pourraient être ignorées et rejetées par la communauté plus large des chercheurs sur les batteries, de la même manière que les physiciens lèvent le nez sur tout ce qui ressemble à une machine en perpétuel mouvement.
Mais ce laboratoire appartient à l’un des pionniers les plus célèbres de la batterie aujourd’hui et à l’un des inventeurs de la batterie lithium-ion elle-même. John Goodenough, qui à 96 ans continue de faire des recherches et de publier comme des scientifiques d’un tiers de son âge, s’est joint l’an dernier à trois coauteurs pour publier un article qui a fait les manchettes.
John Goodenough et ses collaborateurs ont affirmé avoir mis au point une batterie au lithium ininflammable (dont l’électrolyte était à base d’une poudre de verre) qui avait une densité énergétique deux fois supérieure à celle des batteries lithium-ion traditionnelles. Ils ont également publié un graphique qui montre une augmentation de la capacité sur plus de 300 cycles de charge-décharge. (Cette augmentation est toutefois faible par rapport à la durée de vie d’au moins 23 000 cycles de la cellule).
Maria Helena Braga, professeure agrégée et directrice du département d’ingénierie physique à l’Université de Porto au Portugal, a été l’une des principales collaboratrices de John Goodenough dans la série d’articles récents sur la batterie en verre.
« Nous sommes des êtres complexes qui se produisent entre une augmentation de l’entropie « , dit-elle au sujet de l’augmentation de la capacité des revendications – et toute violation alléguée de la thermodynamique. « Je ne sais pas pourquoi les gens en font tout un plat. »
Ce prototype de batterie lithium-ion ininflammable possède un électrolyte à base de poudre de verre. Photo : Maria Helena Braga
Elle dit que leur électrolyte de verre est un matériau ferroélectrique – un matériau dont la polarisation change d’avant en arrière en présence d’un champ extérieur. Ainsi, les cycles de charge-décharge secouent efficacement l’électrolyte dans un mouvement de va-et-vient et, peut-être, avec le temps, trouvent la configuration idéale de chaque dipôle électromagnétique.
« C’est ce qui se passe lorsque vous chargez et déchargez « , dit Maria Helena Braga. « Vous alignez les dipôles ferroélectriques. »
Elle et ses collaborateurs ont publié une partie de leur argumentation dans la revue Materials Theory plus tôt cette année. Une autre partie, dit-elle, fait l’objet d’un examen par les pairs.
Marie Helena Braga indique que son groupe a travaillé avec des entreprises qui cherchent à obtenir une licence pour la technologie des batteries. Comme aucune annonce officielle n’a été faite, elle a déclaré qu’elle ne pouvait pas révéler qui sont les donneurs de licence ni quelle technologie ils pourraient développer avec cette batterie.
Elle a dit que les grands groupes de batteries qui pourraient être dérivées de cette recherche ont non seulement une plus grande capacité, mais qu’elles sont aussi beaucoup plus légères que les ions lithium. Cependant, ajoute-t-elle, ce n’est peut-être pas en comparant la masse d’une cellule de batterie avec celle d’une autre que l’on économisera le plus de poids, mais c’est en comparant la masse d’une cellule de batterie avec celle d’une autre. « La plus grande différence serait qu’il n’est pas nécessaire d’avoir les mêmes bunkers en acier inoxydable dans chacune des cellules « , dit-elle.
Il ne serait pas nécessaire d’isoler chaque élément de la batterie les uns des autres pour réduire le risque d’emballement et d’incendie, dans le cas d’une batterie ininflammable. Comme le ferait n’importe quel système de gestion de batterie (BMS) qui surveille attentivement la performance des batteries dans les VE et d’autres technologies qui utilisent de grandes banques de batteries.
« Le BMS est de contrôler les températures, » dit-elle. « Dans notre cas, on n’a pas besoin de ça. » En fait, ajoute-t-elle, jusqu’à un certain point, l’augmentation des températures ne fait qu’augmenter la performance de l’électrolyte.
Quant à l’avenir de la batterie Goodenough/Braga, elle prévoit qu’elle sera utilisée pour la première fois dans un produit commercial dans trois ans. Donc, vers 2022, si ses prévisions sont exactes, vous verrez peut-être un fabricant de VE, une entreprise de stockage de batteries de réseau électrique ou un fabricant d’électronique grand public se vanter d’avoir une nouvelle batterie à haute capacité (et ininflammable !).
Et s’ils prétendent que la batterie augmente sa capacité au début, vous saurez si l’argument de Maria Helena Braga et de ses collaborateurs l’a finalement emporté.
https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/environment/a-glass-battery-that-keeps-getting-better
https://www.me.utexas.edu/faculty/faculty-directory/goodenough
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b02322?src=recsys
http://www.engr.utexas.edu/news/archive/8203-goodenough-batteries
