L'essentiel de l'info :
· Des chercheurs ont publié dans Nature Communications une étude autour d’une batterie lithium métal atteignant 602,5 Wh/kg, soit près du double de la densité des meilleures batteries au graphite actuelles.
· La performance ne repose pas sur un électrolyte solide, mais sur un électrolyte liquide dopé à 1 % d'un additif qui protège les interfaces et double presque la densité.
· Le résultat reste toutefois au stade laboratoire, avec une durée de vie de quelques dizaines à centaines de cycles, encore très loin des milliers exigés dans l'automobile.
Une voiture électrique embarquerait aujourd'hui une chimie qui toucherait ses limites. Les packs lithium-ion classiques, bâtis autour d'une anode en graphite, plafonnent autour de 350 Wh/kg. C’est une limite physique. Pour aller au-delà, il faut remplacer le graphite par du lithium métal, bien plus dense en énergie. Sur le papier, la promesse est spectaculaire, mais dans la pratique, c’est plus compliqué. Le lithium métal a la fâcheuse habitude de faire croître des filaments microscopiques, les fameuses dendrites, qui finissent par percer la cellule. L'électrolyte se décompose donc et grignote la batterie de l'intérieur. Ça signifie des cellules qui vieillissent vite ou qui prennent feu.
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Un pour cent qui change tout
La solution proposée tient dans une molécule. Une équipe de chercheurs chinois a conçu un additif baptisé TMSFS qui est incorporé à seulement 1 % dans un électrolyte liquide tout ce qu'il y a de plus conventionnel. Cette fine couche travaille donc aux deux bouts de la cellule : côté anode, elle prive les dendrites du terrain dont elles ont besoin pour croître et, côté cathode, elle encaisse à sa place les ravages de la haute tension. Et pendant qu'elle protège les électrodes, cette même couche épargne le sel de lithium, qui se dégrade plus de 60 % moins vite qu'en temps normal. Une intervention minime et un effet majeur donc sur une technologie qu’on pensait aboutie.
Les chiffres sont là : une cellule pouch de 10 Ah associant lithium métal et cathode nickel atteint 550,7 Wh/kg et elle conserve 80 % de sa capacité sur 180 cycles. Et avec une chimie riche en manganèse, la densité grimpe à 602,5 Wh/kg. La cellule encaisserait aussi le froid à −20 °C, la chaleur à 60 °C. Robuste aussi donc.
Le solide incontournable ?
Avec cette évolution, la batterie solide ne serait donc plus forcément un horizon obligé. Or ce record ne doit rien au solide. Mais attention toutefois à ne pas enterrer trop vite ce dernier, car son intérêt tient surtout à la sécurité et à la longévité, deux terrains où le liquide reste fragile. Et jusqu’ici, les chercheurs chinois ne comptabilisent que quelques dizaines à centaines de cycles. On reste donc très loin des milliers exigés par une automobile électrique. À suivre d’ici quelques années ?
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