Si l'on souhaite prolonger l'autonomie d'une batterie, il semble tout \u00e0 fait logique de se tourner vers le tableau p\u00e9riodique pour trouver une solution innovante. Mais peut-\u00eatre que la solution est bien plus simple. Des chercheurs de l'universit\u00e9 de Cambridge ont appliqu\u00e9 une pression et ont constat\u00e9 une am\u00e9lioration significative de la dur\u00e9e de vie des cellules.<\/p>\n
De meilleures performances sous pression ? Il semblerait que les batteries, elles aussi, tirent profit de ce principe. Ces r\u00e9sultats ont \u00e9t\u00e9 publi\u00e9s dans une nouvelle \u00e9tude parue dans *Nature Energy*. Les chercheurs ont d\u00e9couvert que lorsqu\u2019une cellule lithium-ion de type \u00ab pouch \u00bb est soumise \u00e0 une force physique constante et soigneusement calibr\u00e9e, sa dur\u00e9e de vie peut doubler. Il s\u2019agit bien s\u00fbr d\u2019une avanc\u00e9e consid\u00e9rable.<\/p>\n
Le professeur Michael De Volder, ing\u00e9nieur en m\u00e9canique \u00e0 Cambridge et co-responsable de ces travaux, l\u2019a dit sans d\u00e9tour. \u201c Nous avons simplement achet\u00e9 des batteries disponibles dans le commerce et test\u00e9 leur dur\u00e9e de vie sous diff\u00e9rentes pressions \u201d, a-t-il d\u00e9clar\u00e9 dans le communiqu\u00e9 de presse officiel. \u201c Nous n\u2019avons pas eu \u00e0 modifier quoi que ce soit concernant la composition de leur \u00e9lectrolyte ou de leurs \u00e9lectrodes. \u201d<\/p>\n
Mais comment l'autonomie de la batterie peut-elle doubler sans modifier sa composition chimique ? La r\u00e9ponse r\u00e9side dans un ensemble de soufflets pneumatiques. Il s'agit essentiellement de petits coussins gonfl\u00e9s d'air qui font office de pinces \u00e0 r\u00e9glage automatique.<\/p>\n
Les chercheurs ont mis au point un dispositif sur mesure permettant d'exercer une pression continue sur une cellule de type \u00ab pouch \u00bb, tandis que des capteurs enregistraient les variations de volume infimes au cours des cycles de charge et de d\u00e9charge.<\/p>\n
Lorsque les ions lithium se d\u00e9placent entre l'anode et la cathode, la cellule se dilate et se contracte physiquement. \u201c C'est presque comme si elle respirait \u201d, explique De Volder. Et comme il le fait remarquer, les batteries \u201c n'appr\u00e9cient g\u00e9n\u00e9ralement pas ce cycle de contrainte et de rel\u00e2chement \u201d.\u201d<\/p>\n
L'\u00e9quipe a d\u00e9couvert que la pression id\u00e9ale se situait \u00e0 environ 12,5 bars. Cela repr\u00e9sente environ quatre fois la pression habituelle et, pour \u00eatre honn\u00eate, c'est d'une duret\u00e9 impitoyable.<\/p>\n
Selon le rapport, il est \u00e9galement tr\u00e8s important de rester dans cette fourchette \u00e9troite, sinon la situation empire au lieu de s'am\u00e9liorer. Une pression trop \u00e9lev\u00e9e provoque un d\u00e9p\u00f4t de lithium sur l'anode. Une pression trop faible entra\u00eene la fissuration de la cathode. Ce qui compte, c'est une pression constante.\u00a0<\/span>\u201c Nos exp\u00e9riences ont permis de d\u00e9terminer quel est le \u2018 point id\u00e9al \u2019 pour les batteries en mati\u00e8re de pression \u201d, a d\u00e9clar\u00e9 De Volder.\u00a0<\/span><\/p>\n Un doublement de la dur\u00e9e de vie est tout simplement spectaculaire. Les modifications classiques apport\u00e9es aux mat\u00e9riaux permettent g\u00e9n\u00e9ralement d'obtenir des am\u00e9liorations de l'ordre de 5 \u00e0 10 %. Les retomb\u00e9es pourraient \u00e9galement \u00eatre tr\u00e8s positives.<\/p>\n Cela ferait grimper les prix d\u00e9j\u00e0 en difficult\u00e9 des v\u00e9hicules \u00e9lectriques d'occasion et ralentirait l'afflux de batteries sur le march\u00e9 du recyclage, qui peine \u00e0 atteindre une circularit\u00e9 totale.<\/p>\n C'est \u00e9galement ce que souligne De Volder. Les v\u00e9hicules \u00e9lectriques permettent de r\u00e9duire les \u00e9missions locales \u00e0 l'\u00e9chappement, mais \u201c nous devons veiller \u00e0 ce que cela n'entra\u00eene pas de nouvelles catastrophes \u00e9cologiques dans d'autres r\u00e9gions du monde \u201d.\u201d<\/p>\n In\u00e9vitablement, aucune invention r\u00e9volutionnaire n\u2019est sans inconv\u00e9nient. Ces travaux n\u2019ont \u00e9t\u00e9 valid\u00e9s qu\u2019\u00e0 l\u2019\u00e9chelle du laboratoire. Cambridge Enterprise a d\u00e9pos\u00e9 un brevet, mais transposer ce syst\u00e8me de serrage pneumatique d\u2019une simple cellule \u00e0 un pack automobile complet repr\u00e9sente un d\u00e9fi technique d\u2019une tout autre ampleur.<\/p>\n Cambridge n'est pas la seule \u00e0 chercher \u00e0 prolonger l'autonomie des batteries sans changer de composition chimique. L'Institut cor\u00e9en des sciences et technologies avanc\u00e9es (KAIST) a annonc\u00e9 en d\u00e9but d'ann\u00e9e qu'une refonte structurelle des \u00e9lectrolytes \u00e0 l'\u00e9tat solide pouvait multiplier la conductivit\u00e9 par deux \u00e0 quatre tout en utilisant des mati\u00e8res premi\u00e8res moins co\u00fbteuses.\u00a0<\/span><\/p>\n Par ailleurs, des chercheurs de l'universit\u00e9 de Zhengzhou travaillent sur des batteries \u00ab auto-r\u00e9paratrices \u00bb qui utilisent des polym\u00e8res dynamiques et des m\u00e9taux liquides pour r\u00e9parer de mani\u00e8re autonome les fissures des \u00e9lectrodes, un concept qui pourrait limiter la d\u00e9gradation caus\u00e9e par les dilatations et contractions r\u00e9p\u00e9t\u00e9es.<\/p>\n Aucun de ces mod\u00e8les ne porte encore le logo d\u2019un constructeur automobile, mais pris dans leur ensemble, ils laissent penser que les avanc\u00e9es les plus significatives \u00e0 court terme pourraient provenir de la physique et de la m\u00e9canique, et non d\u2019un nouvel \u00e9l\u00e9ment utilis\u00e9 pour la cathode.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" If you want to boost battery life, it seems only logical to look to the periodic table for a breakthrough. 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