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Des chercheurs américains ont mis au point une membrane d’inspiration biologique permettant de décupler la durée de vie des batteries lithium-soufre, et ouvrant par conséquent la voie à leur utilisation dans les véhicules électriques.

Une membrane en Kevlar recyclé

Détaillée dans la revue Nature Communications, cette avancée repose sur l’utilisation de Kevlar recyclé afin de créer un réseau de nanofibres similaire à une membrane cellulaire, permettant de résoudre les problèmes fondamentaux des prometteuses cellules lithium-soufre. Jusqu’à présent, la durée de vie de ce type de batterie (leur nombre maximal de cycles de charge/décharge) se révélait en effet insuffisante pour une utilisation commerciale dans les véhicules électriques, malgré leur capacité de stockage remarquable.

Bien que les batteries lithium-soufre soient capables de contenir jusqu’à cinq fois plus d’énergie que les omniprésentes cellules lithium-ion, l’instabilité inhérente à leurs cathodes (dont la taille varie de 78 % à chaque cycle de charge), rend leur utilisation très peu pratique dans l’électronique grand public. Ce défaut accélère également grandement leur dégradation, ce qui signifie qu’elles devraient être remplacées beaucoup plus souvent que leurs équivalents plus stables.

En raison du potentiel révolutionnaire de ce type de cellule, des instituts de recherche du monde entier s’affairent afin de rendre la technologie viable, les précédentes percées ayant porté sur l’utilisation d’une cathode flexible.

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« Il existe un certain nombre de rapports revendiquant plusieurs centaines de cycles pour les batteries lithium-soufre, mais ce résultat est obtenu au détriment d’autres paramètres : capacité, taux de charge, résilience et sécurité », souligne Nicholas Kotov, auteur principal de la nouvelle étude. « Le défi aujourd’hui est de fabriquer une batterie supportant des centaines de cycles de charge plutôt que des dizaines et répondant à de multiples autres exigences, y compris en termes de coût. »

« Optimiser au maximum les différents aspects des batteries automobiles est aujourd’hui indispensable »

Décrite comme « presque parfaite » par Kotov et ses collègues, la nouvelle conception permet d’améliorer significativement la capacité et l’efficacité des batteries lithium-soufre, qui s’approchent des limites théoriques pour ce type de cellules.

La durée de vie prévue de 1 000 cycles impliquerait que la batterie d’une voiture classique devrait être remplacée environ tous les 10 ans, et il s’avère que les matériaux utilisés sont également beaucoup plus abondants et moins dommageables pour l’environnement que ceux utilisés dans les batteries lithium-ion.

« Optimiser au maximum les différents aspects des batteries automobiles est aujourd’hui indispensable », estime Kotov. « C’est un peu comme la gymnastique aux Jeux olympiques, il faut être irréprochable sur tous les plans, y compris en ce qui concerne la durabilité de leur production. »

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DEVALS
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4 mois

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