À l'université de Stanford en Californie, et plus précisément au Slac National Accelerator Laboratory du ministère de l'Energie, des chercheurs ont peut-être trouvé un moyen de revitaliser les batteries au lithium-ion en rétablissant leurs performances d'origine après une certaine période d'utilisation.
Une découverte potentiellement perturbatrice, tant pour les voitures que pour les appareils électroniques, qui contribuerait énormément à l'allongement de la durée de vie des batteries, avec des effets sur leurs performances mais aussi, et surtout, sur la protection de l'environnement.
Un gain de 30 %
Les chercheurs sont partis du constat qu'avec le temps, de petits "îlots" de lithium inactif se créent à l'intérieur des cellules. Ces îlots semblent cesser d'interagir avec les électrodes, ce qui réduit la capacité des cellules à stocker de l'énergie. Il apparaît maintenant que ces îlots inactifs peuvent être déplacés à l'intérieur de la cellule et peuvent être conduits vers l'anode, qui les réactiverait de nouveau. Ce procédé permettrait de ralentir considérablement la dégradation de la batterie, augmentant ainsi son autonomie de près de 30 %.
"Actuellement, nous explorons le potentiel de récupération de la capacité perdue d'une batterie lithium-ion en utilisant des étapes de décharge extrêmement rapides", explique Fang Liu, l'un des scientifiques impliqués dans le projet, publié dans le numéro de décembre de Nature.
Le professeur Yi Cui, chercheur à l'Institut des matériaux et de l'énergie de Stanford, a également fait un commentaire intéressant : "J'ai toujours pensé que le lithium isolé et inactif était mauvais pour les batteries, car il entraîne une dégradation des performances et augmente le risque d'accidents. Nous avons maintenant trouvé un moyen de reconnecter ces poches inactives à l'anode pour les réactiver."
De la simulation à la pratique
Les chercheurs ont construit une cellule spéciale avec une cathode en lithium, nickel, manganèse et cobalt et une anode en lithium. Ils ont également formé un îlot inactif placé à mi-chemin entre les deux électrodes. En chargeant la pile, ils ont vu que cet îlot se déplaçait lentement vers la cathode et pendant la décharge, il se déplaçait dans la direction opposée.
"C'était comme regarder un petit ver qui pousse sa tête en avant et tire sa queue, se déplaçant nanomètre par nanomètre vers l'anode", a déclaré Yi Cui. "En maintenant le mouvement, nous avons pu permettre à cet îlot de matière dormante de se réactiver et de rétablir une connexion électrique."
En modifiant les protocoles de charge et de décharge, selon les chercheurs, ces poches de lithium inactif peuvent être réactivées. Pour l'instant, ces résultats sont issus de simulations informatiques, mais des essais sur le terrain vont bientôt commencer en utilisant des phases de décharge particulièrement rapides. "Au fur et à mesure que la vitesse de la phase de décharge augmente", conclut Liu, "les ilots augmentent la vitesse de leur mouvement, ce qui leur permet d'atteindre plus facilement l'anode".
