Le changement d’un simple ruban adhésif dans les batteries pourrait les empêcher de se décharger toutes seules

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans l’électronique, l’automobile et le stockage d’énergie renouvelable stationnaire. En effet, cette solution a de nombreux atouts, en l’occurrence, sa longue durée de vie et sa haute densité énergétique. Mais il convient aussi de préciser ses inconvénients principaux, y compris le risque d’embrasement, le phénomène d’autodécharge et les impacts environnementaux liés à l’utilisation de certains métaux rares. Aujourd’hui, les ingénieurs réalisent sans cesse des recherches afin de limiter, voire de résoudre ces désagréments. En ce sens, des chercheurs de l’Université de Dalhousie, en Nouvelle-Écosse, ont récemment déclaré avoir trouvé le responsable de ce problème d’autodécharge des cellules li-ion. Celui-ci serait dû à l’une des caractéristiques du PET, composant principal du ruban adhésif qui sert à maintenir les électrodes enroulées dans une batterie électrique. Pour y remédier, ce groupe d’études suggère de remplacer ce PET par un autre polymère chimiquement plus stable. Dans cet article, nous vous invitons à en apprendre plus sur cette découverte.

Pourquoi le PET entraîne-t-il cette perte de charge ?

Le professeur Michael Metzger et ses collègues ont découvert que la composition de la bande adhésive en polytéréphtalate d’éthylène est à l’origine de l’autodécharge des cellules li-ion. À l’intérieur d’une batterie électrique au lithium, sous l’effet de la chaleur, ce plastique pétrosourcé se décompose en téréphtalate de diméthyle (DMT). Cette molécule « navette redox » indésirable serait en mesure de faire des mouvements entre les électrodes chargées négativement et positivement. Ces réactions chimiques entraînent ainsi l’épuisement progressif de la charge dans les cellules alors que celles-ci n’émettent pas de courant électrique.

Ces ingénieurs canadiens sont parvenus à cette conclusion en utilisant trois différentes cellules li-ion avec du nickel, du manganèse et du cobalt, composées toutes d’une solution d’électrolyte similaire. Ces cellules ont été chauffées dans des fours à différentes températures. Jusqu’à 25 °C, la solution d’électrolyte est maintenue incolore. Mais lorsque la température a dépassé les 25 °C, ce liquide a changé de couleur. À 70 °C, il a viré au rouge sang. Ce changement a incité les chercheurs à effectuer une analyse chimique de cette solution colorée. Ce qui leur a permis de détecter la présence de téréphtalate de diméthyle. C’était donc la stabilité chimique du PET du ruban adhésif qui a été remise en cause.

Quelle est la solution proposée par ces chercheurs ?

Après avoir découvert que le PET est la cause du problème d’autodécharge, cette équipe de recherche a réalisé quelques expériences pour trouver le matériau idéal qui pourrait le remplacer. Elle a étudié la stabilité chimique d’autres polymères lorsque ces derniers entrent en contact avec l’électrolyte des cellules li-ion. Elle a constaté que le polypropylène et le polyimide sont de bons candidats pour éviter les défaillances aperçues sur le Scotch en PET. D’ailleurs, elle a démontré que l’utilisation du polypropylène chimiquement stable permet de réduire de 70 % le taux d’autodécharge et d’augmenter de 10 % la durée de vie de la batterie.

Selon ces chercheurs, le passage à la bande adhésive en polypropylène devrait s’effectuer de façon simple pour l’industrie de la production de batteries électriques. Anu Adamson, étudiante au doctorat à l’Université de Dalhousie, a notamment expliqué que ce type d’adhésif est capable de bien enrouler les électrodes dans une batterie tout en présentant une meilleure stabilité chimique. Son prix est plus ou moins similaire à celui de la bande adhésive en PET. Il est à noter que de nombreuses entreprises utilisent le polypropylène pour fabriquer des produits en pastique durables tels que les bouteilles d’eau recyclables. Plus d’informations : Nature.com.

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