À une époque où la demande de stockage d'énergie efficace et durable atteint son apogée, un développement révolutionnaire de la School of Engineering and Applied Sciences de l'Université Harvard a établi une nouvelle référence dans le domaine de la technologie des batteries. Les chercheurs ont dévoilé une nouvelle batterie au lithium métal capable de résister à au moins 6 000 cycles de charge et de décharge et pouvant être complètement chargée en quelques minutes seulement. Cette avancée révolutionnaire promet non seulement de transformer la façon dont nous utilisons les batteries, mais ouvre également la voie à des applications plus pratiques dans des secteurs tels que les véhicules électriques.
Le cœur de cette recherche réside dans la fabrication de batteries à semi-conducteurs utilisant des anodes au lithium métal, une méthode qui a offert de nouvelles perspectives sur les matériaux destinés aux batteries potentiellement révolutionnaires. L'étude, publiée récemment dans « Nature Materials », met en évidence les progrès significatifs réalisés dans la compréhension et l'utilisation des anodes au lithium métallique. Xin Li, l'auteur de l'article, a fait remarquer : « Les batteries à anode métallique au lithium sont considérées comme le Saint Graal des batteries. Elles possèdent une capacité dix fois supérieure à celle des anodes en graphite commerciales, augmentant potentiellement considérablement l’autonomie des véhicules électriques. Notre recherche marque une étape essentielle vers des batteries à semi-conducteurs plus pratiques dans les applications industrielles et commerciales.
L’un des plus grands défis lors de la conception de ces batteries a été la formation de dendrites à la surface de l’anode. Ces structures ressemblant à des racines se développent dans l’électrolyte, perçant la barrière qui sépare l’anode et la cathode, entraînant des courts-circuits dans la batterie et même des incendies. En 2021, Li et son équipe ont résolu ce problème en concevant une batterie multicouche, intercalant différents matériaux de différentes stabilités entre l'anode et la cathode. Cette conception multicouche et multimatériaux ne bloquait pas complètement les dendrites de lithium mais contrôlait et contenait leur pénétration.
Dans leurs dernières recherches, l’équipe a fait de nouveaux progrès en incorporant des particules de silicium de taille micrométrique dans l’anode. Cette approche réduit la réaction de lithiation et favorise une galvanoplastie uniforme du lithium métallique épais, empêchant ainsi la formation de dendrites. De plus, les processus de galvanoplastie et de décapage peuvent se dérouler rapidement sur des surfaces planes, permettant à la batterie d'être complètement chargée en seulement 10 minutes.
La phase expérimentale a vu la création d’une pile de poche de la taille d’un timbre-poste, 10 à 20 fois plus grande que la plupart des piles bouton produites dans les laboratoires universitaires. Remarquablement, cette batterie a conservé 80 % de sa capacité même après 6 000 cycles, surpassant ainsi les autres batteries de poche actuellement sur le marché.
Cette innovation de Harvard est plus qu’une simple réussite académique ; cela signifie un bond en avant majeur dans la technologie des batteries. Avec sa capacité, sa sécurité et son efficacité améliorées, la batterie au lithium métal développée par Li et son équipe a le potentiel de révolutionner le stockage et l'utilisation de l'énergie, en particulier dans les véhicules électriques, marquant une étape importante dans notre voyage vers une économie plus durable et plus économe en énergie. avenir.
Heure de publication : 12 janvier 2024
