L’invention d’une batterie au lithium capable de fonctionner dans un froid extrême

Du fait de leur densité énergétique élevée, les batteries lithium sont très répandues. Des smartphones, aux ordinateurs portables, en passant par les véhicules électriques, tous dépendent de cette technologie de stockage d’énergie pour fonctionner. Cependant, ces accumulateurs ont l’inconvénient d’être vulnérables au froid. À mesure que les températures diminuent, ils stockent moins d’énergie et se chargent plus lentement. Dans le cadre d’une avancée qui pourrait avoir d’énormes implications sur tous les domaines, allant des moyens de transport électriques à l’exploration spatiale, en passant par les appareils électroniques grands publics. Des chercheurs chinois ont mis au point un nouveau type de cellule au lithium, celle-ci serait capable de fonctionner efficacement dans des conditions hivernales désagréables.

De nouveaux solvants

Nous devons cette nouvelle percée à une équipe dirigée par le professeur Xiulin Fan de l’Université du Zhejiang, en Chine. Si les batteries au lithium sont très sensibles au froid, c’est en grande partie à cause de leurs électrolytes. Les températures froides ralentissent l’écoulement de ces derniers, ce qui freine le mouvement des ions lithium. Ce phénomène peut empêcher lesdits ions de s’insérer dans les électrodes, affectant ainsi négativement les performances énergétiques. Pour résoudre ce problème, le groupe de recherche chinois a exploré la piste d’un électrolyte fabriqué à partir de « solvants de petite taille avec une faible énergie de solvatation ».

Des performances prometteuses

Les universitaires se sont intéressés à trois types de solvants. Mais ils ont finalement porté leurs choix sur le fluoroacétonitrile qui, en plus de faciliter le mouvement des ions à très basse température, possède des propriétés comparables à celles des électrolytes conventionnels. Lors des tests en laboratoire, les prototypes de batterie du professeur Xiulin Fan et de ses collègues ont fait preuve d’une grande résistance au froid. Ils ont préservé leur excellente conductivité ionique entre -80 °C et 60 °C. Les chercheurs ont également constaté qu’à -70 °C, les performances énergétiques de leur batterie révolutionnaire avaient surpassé celles de la plupart des cellules concurrentes d’un facteur d’environ 10 000.

Plus rapide à charger

Par ailleurs, les nouveaux accumulateurs ont préservé leur capacité après 3 000 cycles de charge-décharge à 6 °C. Fait intéressant, le dispositif a montré d’excellentes performances de charge rapide. Il a pu atteindre un niveau de charge de 80 % en seulement 10 minutes. Cela est dû à la formation de deux couches, surnommées gaines, autour des ions lithium. D’après les chercheurs, leur technologie « peut être étendue à d’autres électrolytes de batteries métal-ion ». Cela veut dire qu’elle pourrait être utilisée pour améliorer la conception des batteries utilisées dans le stockage d’énergie à grande échelle. Un article qui détaille cette recherche passionnante a été publié dans la revue Nature. Plus d’infos : nature.com. Que pensez-vous de cette innovation ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .