Si la multiplication des nouvelles technologies a sensiblement augmenté les besoins énergétiques à l’échelle internationale alors que les préoccupations environnementales actuelles réclameraient au contraire de mieux maîtriser et de réduire notre consommation, la question du stockage de l’électricité et de son optimisation apparaît aujourd’hui primordiale. Une question à laquelle des chercheurs de l’université de Standford pourraient bien avoir trouver une réponse. En effet, travaillant sur l’amélioration des batteries au lithium, ces chercheurs seraient en bonne voie pour mettre au point une nouvelle génération de batteries rechargeables et jouissant d’une autonomie largement supérieure à celles en vigueur actuellement.

[stextbox id=”info”]La stabilisation du lithium à la base d’une meilleure autonomie[/stextbox]

Publiée dans le revue Nature Nanotechnology, cette étude expose notamment les principes de cette découverte auxquels se sont heurtés de nombreux scientifiques avant eux, à savoir, la stabilisation du lithium dans l’anode de la batterie.

Plus concrètement, rappelons ici qu’un batterie est composée de trois éléments principaux, l’électrolyte qui fournit des électrons, l’anode qui les transmet et la cathode qui les reçoit. Alors que le lithium des batteries actuels est exclusivement contenu dans l’électrolyte, l’anode constituée dans la majeure partie des cas de silicium ou de graphite, provoquait une importante perte d’énergie lors du transfert des électrons. L’enjeu ici revenait donc à créer des anodes en lithium afin d’optimiser ce transfert et minimiser les pertes.

Et en effet, comme le précise Yi Cui, directeur de l’équipe de recherche, “de tous les matériaux que l’on peut utiliser dans une anode, le lithium a le plus grand potentiel. Certains l’appellent même le Saint-Graal”. “Il est très léger et a la plus forte densité d’énergie. Il permet d’obtenir plus de puissance par unité de volume et de poids, menant à des batteries plus petites, plus légères et plus de puissantes”.

Problème, aucun chercheur n’était parvenu jusqu’à présent à stabiliser le lithium pour le fixer sur l’anode. Les anodes composées de lithium sont en effet rendues très instables par l’apparition de fibres, appelées dendrites, qui se développent au cœur de la batterie lors des cycles de recharge, réduisant sa durée de vie et provoquant des courts-circuits.

Mais ces difficultés font désormais parties du passé. Le groupe de recherche de l’université de Standford a mis au point un bouclier de carbone nanoscopique (20 nanomètres d’épaisseur) permettant de stabiliser le lithium dans l’anode et de renforcer la conductivité des électrons. La perte d’énergie  est donc réduite au maximum offrant ainsi une durée de vie de la batterie bien supérieure.

[stextbox id=”info”]Vers une révolution tout électrique[/stextbox]

Si cette technologie de batterie au lithium doit encore être améliorée afin d’obtenir les 99,99 % d’efficacité coulombique (actuellement à 99 %) et une limitation de l’autodécharge nécessaire à sa commercialisation, ces travaux laissent néanmoins entrevoir de nouvelles perspectives quant à un développement accru des technologies électriques, freinées jusqu’ici par des capacités de stockage insuffisantes.

Les possibilités offertes par ce nouveau type de batteries seraient en effet considérables. Comme le souligne dans ce sens, Steven Chu, scientifique renommé lauréat du prix Nobel en 1997, et membre de l’équipe des chercheurs de l’université de Standford, “une telle batterie pourrait multiplier l’autonomie d’un smartphone haut de gamme par deux ou trois”. Une plus grande durée de vie des batteries permettrait également de révolutionner le marché des véhicules électriques en permettant une plus grande autonomie et un coût extrèmemt réduit.

Crédits photo : Kristofherb