Des batteries auto-réparables, de haute capacité et à longue durée de vie

Les ingénieurs de l’Université de Tokyo sont à l’avant-garde de nouvelles façons d’améliorer la technologie des batteries. Le professeur Atsuo Yamada et son équipe ont récemment mis au point un matériau qui pourrait prolonger considérablement la durée de vie des batteries et leur offrir des capacités supérieures. Des smartphones aux stimulateurs cardiaques, en passant par les voitures, les batteries alimentent une grande partie de notre monde et leur importance ne cesse de croître. Il y a deux aspects particuliers des batteries qui, de l’avis de beaucoup, doivent être améliorés pour répondre à nos besoins futurs. Il s’agit de la longévité de la batterie et aussi de sa capacité – combien de charge elle peut stocker. Il y a de fortes chances que vos appareils utilisent un type de batterie appelé batterie lithium-ion. Mais une autre sorte basée sur le sodium plutôt que sur le lithium pourrait bientôt devenir courante. Les deux types de batteries peuvent stocker et délivrer une grande quantité de charge, grâce à la façon dont les matériaux constitutifs font circuler les électrons. Mais dans les batteries au lithium comme dans les batteries au sodium, des cycles répétés de charge et d’utilisation peuvent réduire considérablement la capacité de stockage avec le temps. Si vous pouviez voir à l’intérieur d’une batterie typique, vous verriez des couches de matériaux métalliques. Lorsque les batteries se chargent et se déchargent, ces couches se dégradent et développent des fissures ou des écailles – appelées défauts d’empilage – qui réduisent la capacité des batteries à stocker et à délivrer la charge. Ces défauts d’empilage sont dus au fait que le matériau est maintenu par une force faible, la force de Van der Waals, qui est facilement dépassée par les contraintes exercées sur les matériaux pendant le chargement et l’utilisation. Yamada et ses collègues ont démontré que si la batterie est fabriquée à partir d’un matériau modèle – l’oxyde d’oxygène redox (Na2RuO3) – quelque chose de remarquable se produit. Non seulement la dégradation due aux cycles de charge et de décharge diminue, mais les couches se réparent d’elles-mêmes. En effet, le matériau dont les chercheurs ont fait la démonstration est retenu par une force appelée attraction coulombique, qui est beaucoup plus forte que la force de Van der Waals. « Cela signifie que les batteries pourraient avoir une durée de vie beaucoup plus longue, mais aussi qu’elles pourraient être poussées au-delà des niveaux qui les endommagent actuellement « , a déclaré M. Yamada. « Augmenter la densité énergétique des batteries est d’une importance capitale pour réaliser le transport électrifié. »