Des batteries qui permettraient à nos voitures électriques de parcourir plus de 1 000 kilomètres sans avoir à être rechargées. Tout le monde en rêve. Et des chercheurs viennent de découvrir un moyen, justement, de booster cette autonomie. Un moyen étonnamment simple.
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Dans nos voitures électriques, aujourd'hui, on trouve des batteries dites lithiumlithium-ionion. Leur autonomie dépasse difficilement les 500 kilomètres. Mais les constructeurs évoquent une autre technologie qui pourrait nous permettre de rouler sans recharger pendant presque 1 200 kilomètres. La technologie dite lithium-métalmétal. Alors pourquoi n'est-elle pas encore intégrée à nos véhicules électriques ? Parce que ce type de batterie perd rapidement sa capacité à stocker de l'énergieénergie après relativement peu de cycles de charge et de décharge.
Les batteries se déchargent-elles plus vite dans le froid ? La réponse avec Melissa Lepoureau dans Science ou Fiction. © Futura
Les ingénieurs travaillent sur la question. Et des chercheurs de l'université de Stanford (États-Unis) proposent aujourd'hui une solution étonnante à ce problème. Leurs travaux publiés dans la revue Nature montrent qu'il suffit de vider la batterie et de la laisser reposer pendant quelques heures pour restaurer sa capacité, augmenter sa durée de vie et améliorer ses performances globales. Seule manipulation à faire, donc, une reprogrammation du logiciel de gestion de la batterie. Une manipulation simple et peu coûteuse.
Identifier le problème des batteries lithium-métal
Les chercheurs estiment que leurs travaux pourraient aider à orienter d'autres études qui contribueraient à une commercialisation généralisée des batteries lithium-métal. Et ce serait une bonne nouvelle à plus d'un titre. Une batterie lithium-métal, en effet, peut stocker deux fois l'énergie d'une batterie lithium-ionbatterie lithium-ion dans le même espace. Elle est aussi plus légère grâce à une anodeanode en lithium qui remplace l'anode en graphitegraphite. Résultat, une batterie lithium-métal peut contenir au moins un tiers d'énergie en plus par livre -- par 500 grammes environ, donc -- qu'une batterie lithium-ion.
Pour comprendre comment résoudre son problème de dégradation rapide à la charge/décharge, il faut savoir que lorsqu'une batterie lithium-métal se décharge, des morceaux de lithium métallique de la taille d'un micronmicron se retrouvent piégés dans l'interphase d'électrolyte solidesolide (SEI), une matrice spongieuse qui se forme à l'endroit où l'anode et l'électrolyte se rencontrent. Du lithium isolé que les ingénieurs considèrent comme mort. Et les charges et décharges répétées entraînent une accumulation de ce lithium mort, entraînant une perte rapide de capacité de la batterie.
Après un temps de repos, les performances de la batterie sont meilleures
Des travaux antérieurs avaient montré que la matrice SEI commence à se dissoudre lorsque la batterie est inactive. Pour aller plus loin, les chercheurs ont complètement déchargé une batterie. De quoi supprimer tout le lithium métallique de l'anode. Et ne laisser que des morceaux inactifs de lithium isolé entourés par la matrice SEI. Ils ont observé que si la batterie reste déchargée, la matrice se dissout. Résultat, lorsque la batterie est ensuite rechargée, le lithium mort qui n'est plus gêné par la massemasse solide peut se reconnecter à l'anode. Une façon de lui redonner vie.
Comment appliquer cette découverte au monde réel ? En demandant au système de gestion de la batterie de décharger complètement les modules individuels les uns après les autres. Une batterie comporte environ 4 000 de ces modules. Et leur offrir du temps de repos pourra augmenter considérablement la duréedurée de vie de l'ensemble.
