⚡ 12 minutes de recharge, 800 km: rupture technologique pour les voitures électriques

Les prochaines générations de batteries pourraient effacer une limitation des voitures électriques, grâce à une astuce chimique ingénieuse qui résout un problème persistant. Des chercheurs ont mis au point une solution permettant de recharger rapidement une batterie pour parcourir de longues distances.

Les batteries au lithium-métal se distinguent des modèles lithium-ion classiques par l'utilisation de lithium pur à la place du graphite. Cette différence confère une densité énergétique supérieure, ce qui signifie plus d'autonomie pour un poids similaire. Cependant, ces batteries étaient jusqu'ici handicapées par la formation de dendrites, des structures cristallines qui se développent lors de la charge et dégradent les performances.


La clé de cette avancée réside dans un nouvel électrolyte liquide, conçu pour empêcher la croissance des dendrites. En modifiant la cohésion à la surface du lithium, les ions se déposent de manière uniforme, évitant les points faibles où les dendrites apparaissent habituellement. Cette innovation a été testée en laboratoire avec des résultats prometteurs, permettant des charges ultra-rapides et une longévité accrue.

Dans les essais, une batterie a pu passer de 5 % à 70 % de charge en seulement 12 minutes, représentant 800 km et sur plus de 350 cycles. Une version plus capacitive a atteint 80 % en 17 minutes, démontrant la robustesse de la technologie. Ces performances pourraient transformer les trajets en électrique, avec des recharges comparables à un plein d'essence traditionnel.

Cette recherche, publiée dans Nature Energy, marque une étape importante vers la commercialisation des batteries lithium-métal. Elle a été menée par une équipe de l'Institut supérieur de science et de technologie de Corée. Le professeur Hee Tak Kim indique que cela ouvre la voie à une adoption massive pour les véhicules électriques.

Les dendrites dans les batteries

Les dendrites sont des excroissances cristallines qui se forment sur les électrodes des batteries lors des cycles de charge et décharge. Elles ressemblent à de minuscules branches qui peuvent percer les séparateurs internes, provoquant des courts-circuits et réduisant la durée de vie de la batterie.

Leur formation est favorisée par des dépôts irréguliers d'ions lithium, surtout lors de charges rapides. Dans les batteries lithium-métal, ce phénomène est particulièrement problématique car l'anode en lithium pur est plus sensible à ces variations.

Pour contrer cela, les scientifiques étudient diverses approches, comme l'ajout d'additifs dans l'électrolyte ou la modification des matériaux d'électrode. La nouvelle méthode présentée ici utilise un électrolyte spécial qui homogénéise le dépôt des ions, empêchant les points de concentration où les dendrites démarrent.

La densité énergétique des batteries

La densité énergétique mesure la quantité d'énergie qu'une batterie peut stocker par unité de poids ou de volume. Elle est exprimée en wattheures par kilogramme (Wh/kg) ou par litre (Wh/L), et c'est un paramètre clé pour évaluer l'autonomie des appareils électroniques ou des véhicules.

Les batteries lithium-ion standards ont une densité énergétique d'environ 150-250 Wh/kg, tandis que les modèles lithium-métal peuvent atteindre 300-500 Wh/kg. Cette amélioration permet de réduire le poids et la taille des batteries pour une même capacité, ou augmenter leur capacité pour un format similaire.

Augmenter la densité énergétique implique souvent d'utiliser des matériaux d'électrode plus performants, comme le lithium métallique à la place du graphite. Cependant, cela introduit des enjeux de stabilité et de sécurité, qui doivent être résolus via des innovations en chimie et en ingénierie.

Les progrès dans ce domaine pourraient mener à des batteries qui durent plus longtemps entre les charges, rendant les technologies comme les voitures électriques plus attractives pour le grand public.