La densité énergétique d’une batterie est le rapport entre la quantité d’énergie qu’elle peut stocker et sa masse ou son volume. Plus la densité énergétique est élevée, plus la batterie peut fournir d’autonomie et de puissance aux appareils ou aux véhicules électriques. C’est un critère essentiel pour le développement de la mobilité électrique, notamment pour les avions, les voirures ou les motos.

Or, des chercheurs chinois viennent d’annoncer avoir créé une batterie lithium-ion avec une densité énergétique de plus de 700 Wh/kg, ce qui est un record mondial. À titre de comparaison, les batteries actuelles utilisées par Tesla ont une densité énergétique d’environ 300 Wh/kg.

Une cathode innovante et une anode ultra-mince

Des chercheurs chinois annoncent un bond impressionnant dans la densité des batteries au lithium.
Académie chinoise des sciences

Les chercheurs, de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences à Pékin, ont publié leurs résultats dans la revue Chinese Physics Letters. Ils expliquent qu'ils ont utilisé une cathode basée sur des oxydes de lithium riches en manganèse, qui offre une grande capacité de stockage des ions lithium. La cathode est l'électrode positive d'une batterie, qui reçoit les ions pendant la décharge.

Ils ont également utilisé une anode en métal lithium ultra-mince, qui permet de réduire le poids et le volume de la batterie. L’anode est l’électrode négative d’une batterie, qui fournit les ions lors de la décharge.

Grâce à cette combinaison, ils ont obtenu une batterie avec une densité énergétique de 711 Wh/kg et une densité volumétrique de 1653,65 Wh/L, ce qui est également le plus élevé parmi les batteries rechargeables au lithium basées sur une cathode à intercalation. L’intercalation est le processus par lequel les ions s’insèrent et se retirent entre les couches d’un matériau lors des cycles de charge et de décharge.

Une technologie prometteuse mais pas encore commercialisée

Les chercheurs affirment que leur technologie peut être encore améliorée, notamment en optimisant la structure de la batterie et en réduisant les matériaux auxiliaires. Ils disent aussi que leur batterie a une bonne stabilité thermique et cyclique, c’est-à-dire qu’elle ne surchauffe pas et qu’elle ne perd pas trop de capacité au fil des recharges.

Cependant, il ne s’agit pour l’instant que d’un prototype expérimental, qui doit encore faire ses preuves à plus grande échelle. La fabrication de batteries à base de métal lithium présente des défis techniques importants, comme le risque de formation de dendrites, des filaments métalliques qui peuvent provoquer des courts-circuits ou des incendies.

Il faudra donc attendre encore quelques années avant de voir cette technologie commercialisée et utilisée dans des applications réelles. Mais si elle tient ses promesses, elle pourrait révolutionner le domaine des batteries et donner un coup d’accélérateur à la transition énergétique.

Source : Cleanthnica, Géo, Interesting Engineering 

Publié le 21 Juillet 2023 par Libractus

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