Une nouvelle découverte permet aux batteries de se charger plus rapidement et de durer plus longtemps

Des scientifiques du laboratoire de recherche de Brookhaven du ministère américain de l'Énergie ont découvert un phénomène étrange dans les batteries lithium-ion, le type de batterie le plus populaire actuellement utilisé pour alimenter les téléphones et les véhicules électriques, ouvrant ainsi la perspective de créer des batteries qui se chargent plus rapidement et ont une durée de vie plus longue.

Des recherches récentes montrent que lorsque les batteries émettent du courant, la densité du lithium contenu dans les minuscules particules peut s'inverser à un certain point, au lieu d'augmenter constamment. Il s'agit d'une avancée majeure pour améliorer la durée de vie des batteries des appareils électroniques grand public. Cette découverte a été publiée dans la revue scientifique Science Advances.

Photo d'illustration.

Actuellement, la capacité limitée des batteries oblige les utilisateurs à les recharger quotidiennement. Cependant, cette nouvelle découverte pourrait conduire au développement de batteries plus rapides et plus durables. Chaque batterie lithium-ion contient des particules dont les atomes sont disposés en réseau, une structure périodique avec des espaces entre les atomes.

Lorsqu'une batterie lithium-ion produit de l'électricité, les ions lithium se déplacent dans les espaces vides de ce réseau atomique. Auparavant, les scientifiques pensaient que la densité du lithium augmenterait continuellement dans ce réseau. Or, ce n'est pas le cas lorsque l'électricité de la batterie est produite à partir de particules extrêmement petites.

Le phénomène ci-dessus est similaire à celui observé lorsqu'on plonge une éponge dans l'eau : la densité globale du lithium augmente continuellement dans les particules microscopiques. Cependant, contrairement à l'eau, le lithium peut se déplacer librement hors de certaines zones, ce qui entraîne une répartition inégale de sa densité sur le réseau atomique.

Les scientifiques expliquent que la migration inégale du lithium peut entraîner des effets négatifs à long terme, provoquant une surchauffe de la batterie en fonctionnement. Avant d'entrer dans la grille, le lithium présente une structure uniforme. Cependant, le lithium étire la grille à son entrée et la contracte à sa sortie.

Ainsi, chaque charge use la batterie et sollicite ses composants actifs, la dégradant au fil du temps. Il est donc important de comprendre l'impact de la densité du lithium sur l'espace et le temps.

Bien que la recherche se soit concentrée uniquement sur les batteries lithium-ion, les scientifiques pensent que le phénomène pourrait se produire dans d’autres batteries hautes performances.