Batterie Lithium-Métal: possible Révolution à Harvard

par | 19 Mai 2021 | Clean Technology, Stockage Énergétique

La batterie lithium-métal est plus puissante et plus résiliente que la batterie lithium-ion selon les chercheurs de l’Université de Harvard. C’est une batterie à l’état solide, stable et de longue durée. Jusqu’à 10.000 recharges sont prévues.


 

Batterie lithium-métal : plus puissantes et à charge rapide

Une batterie lithium-métal vient d’être conçue par les équipes de recherche de l’Université de Harvard. La batterie peut être chargée et déchargée au moins 10.000 fois à une densité de courant très élevée. C’est une première pour ce type de batterie, dont l’instabilité peut rendre son utilisation très dangereuse.

Cela fait plusieurs décennies que les chercheurs tentent d’exploiter le potentiel des batteries lithium-métal à l’état solide. Ces dernières sont en effet beaucoup plus puissantes que les batteries lithium-ion traditionnelles. Elles se rechargent également beaucoup plus rapidement.

 

Quelles limites ? Quelles solutions ?

Le grand défi des batteries lithium-métal a toujours été la chimie. Pendant leur charge, elles déplacent les ions lithium de la cathode (électrode d’où sort le courant) à l’anode (électrode par où rentre le courant).

Lorsque l’anode est constituée de lithium métallique, comme ici, des structures en forme d’aiguille appelées dendrites se forment à sa surface. Ces structures poussent comme des racines dans l’électrolyte et percent la barrière qui sépare l’anode de la cathode. Provoquant ainsi un court-circuit de la batterie, voire un incendie.

 

Une option auto-réparatrice

Pour surmonter ce problème, le Professeur Li et son équipe ont conçu une batterie multicouche. Ils ont placé différents matériaux plus ou moins stables entre l’anode et la cathode. Ainsi, cette configuration empêche la pénétration des dendrites de lithium non pas en les arrêtant, mais plutôt en les contrôlant. La batterie est également auto-réparatrice, sa chimie lui permettant de remblayer les trous créés par les dendrites.

 

Une révolution pour les véhicules électriques

L’utilisation de batteries au lithium-métal pourrait révolutionner le marché des véhicules électriques. Les batteries lithium-ion actuelles sont en effet trop lourdes, trop chères et trop longues à charger. L’introduction de batteries longue durée et à charge rapide est donc essentielle à l’expansion des véhicules électriques.

Cette technologie de batterie pourrait tout d’abord augmenter la durée de vie des véhicules électriques. D’environ 10 à 15 ans par rapport aux voitures à essence. Et ce, sans qu’il soit nécessaire de remplacer la batterie.

Ensuite, la haute densité de courant de la batterie lui permettrait de réduire considérablement les temps de charge. Elle pourrait ouvrir la voie à des véhicules électriques capables de se recharger complètement en 10 à 20 minutes.

La batterie lithium-métal à l’état solide pourrait donc être compétitive par rapport aux batteries lithium-ion commerciales. De plus, sa structure multicouche est potentiellement compatible avec les procédures de production de masse dans l’industrie des batteries. La généralisation des batteries lithium-métal en tant que batteries commerciales est donc plausible.