Stanford résout l’énigme des batteries au lithium

Des chercheurs de l’université de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory ont fait une découverte révolutionnaire dans le cadre de la mise au point de batteries à charge ultra-rapide. Leurs découvertes ont des implications significatives pour l’industrie des véhicules électriques (VE) et pourraient aider à résoudre le problème de longue date des courts-circuits dans les batteries lithium-métal de la prochaine génération.

Les batteries rechargeables au lithium métal possèdent plusieurs caractéristiques intéressantes, notamment leur légèreté, leur inflammabilité, leur grande capacité énergétique et leur capacité de charge rapide. Toutefois, leur viabilité commerciale a été entravée par les contraintes mécaniques qu’elles subissent pendant le processus de charge. Jusqu’à présent, la cause exacte de ce stress restait insaisissable, certains experts l’attribuant à un flux d’électrons involontaire, tandis que d’autres supposaient qu’il s’agissait d’un problème chimique.

Grâce à une série de 60 expériences, les scientifiques de Stanford ont déterminé que le problème provenait de fissures, de bosses et de fentes nanoscopiques dans les électrolytes céramiques. « Une simple indentation, flexion ou torsion des piles peut provoquer l’ouverture de fissures nanoscopiques dans les matériaux et l’intrusion de lithium dans l’électrolyte solide, ce qui provoque un court-circuit« , explique William Chueh, professeur associé à la Stanford Doerr School of Sustainability.

Ces résultats ont été publiés dans une étude intitulée « Mechanical regulation of lithium intrusion probability in garnet solid electrolytes » (régulation mécanique de la probabilité d’intrusion du lithium dans les électrolytes solides à base de grenat) dans la revue Nature Energy. Malgré cette avancée, M. Stanley Whittingham, le lauréat du prix Nobel qui a créé la première batterie lithium-ion rechargeable il y a 50 ans, prévoit qu’il faudra au moins 5 à 10 ans avant que les technologies alternatives puissent rivaliser avec la technologie lithium-ion en termes de coût.

M. Whittingham a fait part de ses préoccupations concernant l’état actuel de la fabrication des batteries lithium-ion, le recyclage, l’exploitation minière et la teneur en métaux lourds, ainsi que la nécessité d’améliorer les normes de sécurité. Il a appelé à une plus grande innovation dans les technologies de fabrication, à des installations de recyclage plus propres, à des chaînes d’approvisionnement régionales et à des pratiques d’exploitation minière propres. Par ailleurs, M. Whittingham a insisté sur la nécessité d’éliminer progressivement les composants toxiques tels que le cobalt et a plaidé en faveur de certifications de sécurité obligatoires pour tous les produits alimentés par des batteries lithium-ion.

Alors que le développement des batteries à l’état solide progresse, M. Whittingham invite à la prudence dans les affirmations relatives à leur sécurité par rapport aux batteries à l’état liquide. Il affirme que les batteries à l’état solide, qui contiennent de plus grandes quantités de lithium, ne sont pas intrinsèquement plus sûres et doivent faire l’objet de tests et de validations supplémentaires.