Une équipe de recherche sud-coréenne a mis au point une nouvelle méthode pour rendre les batteries lithium-métal plus sûres, plus durables et plus proches de la commercialisation. Ces recherches laissent entrevoir l'avenir des véhicules électriques et du stockage d'énergie à grande échelle.
Dirigée par le Dr Jungdon Suk de l’Institut coréen de technologie chimique (KRICT), l’équipe de recherche a inventé une technique spéciale d’« impression par transfert ».
Cette technique permet de créer une couche protectrice sur la surface du lithium sans utiliser de solvants chimiques toxiques ni endommager la couche sensible de lithium — un défi majeur qui a ralenti le développement de la technologie des batteries lithium-métal pendant des années.
Batteries lithium-métal : la nouvelle révolution énergétique ?
Contrairement aux batteries lithium-ion conventionnelles qui utilisent une cathode en graphite, les batteries lithium-métal utilisent du lithium pur, dont la densité énergétique est 10 fois supérieure, ce qui permet de stocker plus d'énergie dans une batterie nettement plus petite et plus légère.
Il s'agit de la technologie de base des batteries avancées telles que les batteries solides et les batteries lithium-soufre. Cependant, le lithium métallique présente une faiblesse majeure : lors de la charge/décharge, de minuscules fibres en forme d'aiguilles, appelées dendrites, peuvent se développer à sa surface.
Lorsqu'ils deviennent suffisamment gros, ils peuvent provoquer des courts-circuits, des incendies ou une panne totale de la batterie. L'approche innovante des Coréens réside dans l'utilisation d'une méthode indirecte.
Prototype de batterie lithium-métal développé par l'équipe de recherche. Photo : KRICT – Jungdon Suk
Traditionnellement, pour éviter les dendrites, des revêtements protecteurs sont appliqués directement sur le lithium à l’aide de solvants liquides, mais cela peut facilement contaminer et endommager la surface du lithium, rendant la production de masse extrêmement difficile.
L'équipe du KRICT a révolutionné ce procédé. Elle préforme la couche protectrice sur une autre surface, puis la « colle » délicatement au lithium par pression, un peu comme un autocollant.
Cette méthode, appelée impression par transfert rouleau à rouleau, est propre, évolutive et n'endommage pas le lithium. Ils ont conçu deux types de couches protectrices : l'une est constituée d'un alliage d'oxyde d'aluminium et d'or, l'autre est un matériau hybride composé de céramique et de polymère flexible.
Les deux ne mesurent qu'environ 5 micromètres d'épaisseur, mais peuvent couvrir de grandes surfaces, empêchant la croissance des dendrites et aidant les ions lithium à se déplacer plus efficacement entre l'électrode et l'électrolyte.
Lors des tests, les batteries protégées ont conservé plus de 81 % de leur capacité après 100 cycles de charge, soit deux fois plus que le lithium non protégé, et sont restées stables même pendant une charge rapide.
Les batteries lithium-ion sont extrêmement populaires, mais le risque d'explosion constitue le problème le plus préoccupant aujourd'hui. Photo : Gen AI
L'équipe a réussi à créer un prototype de batterie mesurant 245 × 50 mm, soit la moitié de la taille d'une pile AAA. Cela prouve qu'il est adapté à une production industrielle.
Les scientifiques pensent que cette méthode pourrait accélérer la commercialisation des batteries lithium-métal, en particulier pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle, et pourrait également être appliquée à de nouvelles technologies de batteries telles que les batteries à semi-conducteurs et les batteries lithium-soufre.
« Il s’agit de l’une des solutions les plus pratiques pour réaliser des batteries lithium-métal à haute énergie », a déclaré le Dr Young-Kuk Lee, président de KRICT, soulignant le potentiel de la technologie pour améliorer la position de la Corée dans la chaîne d’approvisionnement mondiale en batteries.
Source : https://khoahocdoisong.vn/pin-lithium-kim-loai-xoa-noi-lo-chay-no-post2149042593.html
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