Des chercheurs coréens ont ouvert une nouvelle ère dans le domaine des batteries pour véhicules électriques (VE) en résolvant le problème de longue date des dendrites dans les batteries au lithium métal. Alors que les batteries lithium-ion classiques ont une autonomie maximale limitée à 600 km, la nouvelle batterie peut atteindre une autonomie de 800 km avec une seule charge, une durée de vie de plus de 300 000 km et un temps de charge ultra-rapide de seulement 12 minutes.
Kwang Hyung Lee, Président du KAIST a annoncé le 4 septembre qu’une équipe de recherche du Frontier Research Laboratory (FRL), un projet conjoint entre le professeur Hee Tak Kim du département d’ingénierie chimique et biomoléculaire et LG Energy Solution, a mis au point une technologie originale, un « nouvel électrolyte liquide inhibiteur de cohésion », qui peut augmenter considérablement les performances des batteries au lithium-métal.
Les batteries au lithium-métal remplacent l’anode en graphite, un composant clé des batteries lithium-ion, par du lithium métal. Cependant, le lithium métal présente un défi technique connu sous le nom de dendrite, qui rend difficile la garantie de la durée de vie et de la stabilité de la batterie. Les dendrites sont des cristaux de lithium en forme d’arbre qui se forment à la surface de l’anode pendant la charge de la batterie, ce qui affecte négativement les performances et la stabilité de la batterie.
Ce phénomène de dendrite s’aggrave lors d’une charge rapide et peut provoquer un court-circuit interne, ce qui rend très difficile la mise en œuvre d’une batterie au lithium-métal pouvant être rechargée dans des conditions de charge rapide.
L’équipe de recherche conjointe FRL a identifié que la cause fondamentale de la formation de dendrites lors de la charge rapide du lithium métallique est due à une cohésion interfaciale non uniforme à la surface du lithium métallique. Pour résoudre ce problème, elle a mis au point un « nouvel électrolyte liquide inhibiteur de cohésion ».
Le nouvel électrolyte liquide utilise une structure anionique avec une faible affinité de liaison avec les ions lithium (Li⁺), minimisant ainsi la non-uniformité de l’interface lithium. Cela permet de supprimer efficacement la croissance des dendrites, même pendant une charge rapide.
Cette technologie permet de surmonter la lenteur de la vitesse de charge, qui était une limitation majeure des batteries au lithium-métal existantes, tout en conservant une densité énergétique élevée. Elle permet une longue autonomie et un fonctionnement stable, même avec une charge rapide.
Je-Young Kim, directeur technique de LG Energy Solution, a déclaré : « Les quatre années de collaboration entre LG Energy Solution et KAIST dans le cadre du FRL donnent des résultats significatifs. Nous continuerons à renforcer notre collaboration entre l’industrie et le monde universitaire afin de résoudre les défis techniques et d’obtenir les meilleurs résultats dans le domaine des batteries de nouvelle génération.«
« Cette recherche est devenue une base essentielle pour surmonter les défis techniques des batteries au lithium-métal en comprenant la structure interfaciale. Elle a permis de surmonter le principal obstacle à l’introduction des batteries lithium-métal pour les véhicules électriques » a ajouté Hee Tak Kim, professeur de génie chimique et biomoléculaire au KAIST.
Article : « Covariance of interphasic properties and fast chargeability of energy-dense lithium metal batteries » – DOI : 10.1038/s41560-025-01838-1
Source : KAIST
