La John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de Harvard a franchi une étape extrêmement importante dans le développement des batteries à semi-conducteurs. Il s’agit sans aucun doute de l’un des développements les plus passionnants de ces dernières années, qui changera la donne pour l’industrie de la voiture électrique.
La recherche publiée dans Nature Materials décrit une nouvelle manière de fabriquer des batteries à état solide avec une anode en métal de lithium. Xin Li, professeur associé en science des matériaux à SEAS.
À cet égard, il convient de noter que la batterie lithium-métal la plus récente développée par cette école a largement dépassé les performances de toutes les autres cellules de batterie disponibles sur le marché. En effet, elle possède, entre autres, une incroyable capacité à se charger et à se décharger plus de 6 000 fois sans que les performances et l’efficacité de la batterie n’en soient affectées. Lisez la suite pour découvrir la clé la plus importante de ce processus, ainsi que les raisons pour lesquelles il est si important.
Le Saint-Graal des batteries
Les batteries à l’état solide promettent de révolutionner complètement la technologie associée aux voitures électriques. À cet égard, une équipe de chercheurs dirigée par Xin Li, professeur associé en science des matériaux à la SEAS, a concentré ses recherches et ses études sur l’anode en lithium métal, un composant d’une importance vitale pour les batteries. Pourquoi est-elle si importante ? Parce qu’elle permet d’améliorer constamment leur efficacité et leur autonomie.
Cette batterie a une capacité dix fois supérieure à celle des anodes commerciales en graphite, c’est pourquoi elle est considérée par de nombreux experts en batteries comme une véritable référence en la matière. En outre, ce développement promet d’améliorer l’efficacité des batteries actuelles tout en transformant la capacité des véhicules électriques.
La clé d’une viabilité plus pratique et durable
L’un des principaux défis auxquels sont confrontés les chercheurs et les concepteurs de batteries à l’état solide est la formation de dendrites à la surface de l’anode, c’est-à-dire de projections métalliques susceptibles de provoquer des courts-circuits, voire des incendies.
C’est précisément pour cette raison que différentes solutions ont été tentées pour réduire ce problème en développant une batterie multicouche, mais les dendrites ont persisté. Malgré les difficultés, les chercheurs ont réussi à résoudre ce problème en plaçant des particules de silicium de l’ordre du micron dans l’anode.
Ces petites particules permettent, entre autres, de recouvrir uniformément une épaisse couche de lithium métallique, ce qui est essentiel pour empêcher la formation de dendrites. En ce sens, les ions lithium adhèrent à la surface de la particule de silicium pendant la charge, ce qui les empêche de pénétrer au-delà.
D’autre part, le lithium métal s’enroule autour de la particule. Cette méthode contribue entre autres à une recharge beaucoup plus rapide de la batterie par rapport aux batteries actuelles. En fait, on estime qu’une recharge complète ne prend pas plus de dix minutes.
Afin d’atteindre tous ces objectifs, les chercheurs de cette technologie ont construit une version de la batterie avec une cellule de poche de la taille d’un timbre-poste et, étonnamment, après 6 000 cycles, cette batterie a réussi à conserver 80 % de sa capacité, ce qui dépasse les autres qui existent et sont en cours de développement sur le marché aujourd’hui. Il n’est donc pas surprenant qu’Adden Energy, une entreprise dérivée de Harvard, ait acquis une licence pour cette technologie.
Comme nous l’avons vu, la dernière percée de Harvard dans le domaine des batteries à l’état solide n’est pas seulement une réalisation technique impressionnante, mais représente également une étape majeure vers la viabilité pratique de ces batteries pour des applications industrielles et commerciales. L’avenir de l’énergie mobile est peut-être plus proche que nous ne le pensons, avec la promesse d’une plus longue durée de vie des batteries et de cycles de charge beaucoup plus rapides.
