voiture électrique
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Une équipe internationale de chercheurs a mis au point un nouveau matériau d’électrode permettant aux prometteuses batteries à l’état solide (dont l’électrolyte se compose d’un matériau solide plutôt que liquide) de conserver leur capacité après des centaines de cycles.

Une stabilité sans précédent

La possibilité d’alimenter un véhicule électrique ou un smartphone à l’aide d’une batterie à l’état solide plutôt qu’une cellule classique au lithium-ion permettrait d’allonger significativement leur autonomie tout en réduisant leur temps de charge. Cependant, cette conception implique actuellement des problèmes de stabilité, liés au mouvement des ions de lithium dans les électrodes de la batterie durant le rechargement. Ce qui entraîne leur dilatation et leur rétraction et modifie en fin de compte la chimie du dispositif.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Materials, des chercheurs ont conçu une nouvelle électrode à la stabilité sans précédent pour ce type de batteries.

Composé de titanate de lithium et de dioxyde de vanadium de lithium broyés en particules de taille nanométrique, le matériau utilisé offre une capacité élevée et permet l’insertion et l’extraction réversibles d’ions de lithium pendant la charge et la décharge. En d’autres termes, les électrodes conservent essentiellement le même volume.

batterie
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Une série de tests ayant impliqué un prototype de batterie à l’état solide à capacité élevée (300 mAh par gramme) a montré que l’utilisation de ce nouveau type d’électrodes lui permettait de conserver ses performances à l’issue de centaines de cycles de charge et de décharge. « L’absence d’affaiblissement de la capacité sur 400 cycles indique clairement la supériorité de ce matériau par rapport aux structures en couches utilisées dans les cellules conventionnelles à l’état solide », soulignent les auteurs de l’étude.

« Cette percée pourrait réduire considérablement le coût des batteries »

Dans les mois qui viennent, l’équipe entend continuer à optimiser l’électrolyte et procéder à la mise à l’échelle de sa batterie expérimentale afin de proposer des cellules à l’état solide à même d’alimenter les véhicules électriques s’avérant non seulement plus performantes que leurs homologues au lithium, mais également plus sûres, durables et abordables.

« Cette percée pourrait réduire considérablement le coût des batteries », estime Naoaki Yabuuchi, chercheur à l’université de Yokohama et auteur principal de l’étude. « Avec des cellules à l’état solide pratiques et performantes, il pourrait être possible de charger complètement un véhicule électrique en seulement cinq minutes. »

La semaine passée, une équipe de chercheurs avait de son côté dévoilé une batterie sodium-soufre bon marché offrant une capacité 4 fois supérieure à celle du lithium-ion, se révélant particulièrement adaptée au stockage des énergies renouvelables.

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