Des scientifiques ont enfin découvert pourquoi les batteries de vos appareils se détériorent avec le temps

Plus vous rechargez et déchargez la batterie d’un appareil électronique, plus celle-ci se dégrade. Si à peu près tout le monde le sait, l’explication de cette dégradation est longtemps restée un mystère. Ce n’est plus le cas désormais puisque deux études conjointes viennent de découvrir que tout ça est causé par… des nanocristaux !

En plus des performances pures, ce qui nous intéresse lorsque nous achetons un appareil électronique est bien sûr l’autonomie de la batterie. Même si les ingénieurs continuent de les perfectionner jour après jour pour qu’elles tiennent plus longtemps, avec le temps elles finissent par se dégrader. Pour comprendre et stopper cette dégradation continuelle, des scientifiques du Brookhaven National Laboratory ont traqué les plus infimes imperfections des batteries pour y déceler les problèmes.

Dans deux études publiées dans la revue scientifique Nature, on découvre à quoi est due la dégradation des batteries au lithium. En analysant la façon dont les ions lithium d’une batterie, à travers une solution électrolyte, passent à travers l’anode lorsque la batterie charge et par la cathode lorsqu’elle se décharge, les scientifiques ont remarqué des altérations surprenantes, comme l’explique Huolin Xin : « Nous avons découvert des motifs d’évolution et de dégradation surprenants et jamais vus auparavant dans des matériaux clés des batterie. Les ions lithium érodent les matériaux de façon non-uniforme, utilisant des vulnérabilités dans la structure atomique de ces matériaux ; de la même façon que la rouille s’insinue inégalement sur du métal. »

C’est lorsque les ions lithium passent à travers l’anode en oxyde de nickel que les nano-cristaux se forment. Les scientifiques expliquent également que cette formation est dépendante des défauts microscopiques de fabrication des matériaux de la batterie : « Les flocons de neige ne se forment qu’autour de minuscules particules de poussière dans l’air. Sans irrégularités sur lesquelles se fixer, les cristaux ne peuvent pas prendre forme. L’anode en oxyde de nickel ne se transforme en nickel métallique à travers des imperfections à l’échelle nanoscopique dans la structure. » Même si la qualité de production était toujours optimale, cela n’empêcherait pas ces imperfections minuscules d’apparaître, et donc cela n’empêcherait pas non plus l’apparition de ces nano-cristaux.

Dans la seconde étude, les scientifiques ont mis à l’épreuve la cathode pour savoir quelle quantité d’énergie pouvait y être stockée, à quelle intensité, et surtout pendant combien de cycles chargement/déchargement. Ainsi, plus le temps de charge est court grâce aux capacités élevées de la batterie, plus cette cristallisation augmente et la durée de vie de la batterie s’en retrouve diminuée.

La découverte de ces altérations est vraiment intéressante. C’est marrant de réaliser que, à cause de ces nanocristaux, tous ceux à la rédaction qui ont le même téléphone n’ont au final pas la même autonomie de batterie. Le plus rageant est qu’on ne peut rien faire pour les nettoyer nous-mêmes 😀 ! On espère que les chercheurs trouveront un moyen d’améliorer la résistance des matériaux pour fabriquer des versions encore plus performantes. Pensez-vous qu’il y aura une avancée spectaculaire qui améliorera grandement les batteries à l’avenir ?