Votre smartphone pourrait bientôt tenir 5 jours sans être rechargé

Les batteries fabriquées avec une chimie lithium-soufre plutôt qu'avec le lithium-ion typique ont beaucoup de potentiel et ont depuis un certain temps. Bien qu'ils offrent jusqu'à cinq fois plus d'énergie par poids, un obstacle majeur a été une durée de vie beaucoup plus courte. Une équipe internationale de scientifiques estime qu'elle a maintenant surmonté cet obstacle grâce à un nouveau type d'architecture de liaison, résultant en une efficacité de charge / décharge de batterie sans précédent dans une batterie lithium-soufre qui pourrait faire fonctionner un smartphone pendant des jours.

"Ironiquement, l'un des principaux défis de l'adoption massive des batteries lithium-soufre jusqu'à présent est que la capacité de stockage de l'électrode au soufre est si grande qu'elle ne peut pas gérer le stress résultant", explique le Dr Mahdokht Shaibani de l'Université Monash, auteur principal de l'étude, à Nouvel Atlas. "Au lieu de cela, il se désagrège, de la même manière que nous pourrions être soumis à un stress."

Shaibani nous dit que c'est parce que la contrainte conduit à la distorsion de composants clés, à savoir la matrice de carbone responsable du passage des électrons au soufre isolant et le liant polymère qui maintient ces deux matériaux ensemble. La panne de cette connexion qui en résulte entraîne une détérioration rapide des performances de la batterie.

Shaibani et une équipe de collaborateurs internationaux ont donc commencé à chercher de nouvelles façons de tout maintenir ensemble. Plutôt que d'utiliser le matériau de liaison pour former un réseau dense avec peu de place à épargner, elle a décidé de "donner aux particules de soufre un peu d'espace pour respirer!"

La nouvelle batterie repose sur un agent de liaison traditionnel, mais traitée de manière différente pour former des liaisons de pontage ultra-fortes entre la matrice de carbone et les particules de soufre qui permettent un espace supplémentaire à mesure que la batterie se dilate pendant la charge.

En d'autres termes, j'ai créé un réseau de type web où seule une quantité minimale de liant est en place entre les particules voisines, laissant un espace accru pour s'adapter aux changements de la structure et à la contrainte résultante ", explique Shaibani.

Les expériences de l'équipe avec sa nouvelle batterie lithium-soufre ont produit des signes prometteurs. Lors d'essais sur plus de 200 cycles, la batterie a montré une efficacité de charge / décharge de plus de 99%, "ce qui, à notre connaissance, est sans précédent pour des électrodes de cette capacité", explique Shaibani.

Les chercheurs disent que la batterie pourrait alimenter un smartphone pendant 5 jours consécutifs ou permettre à un véhicule électrique de parcourir plus de 1 000 km sans recharge. Ils sont sur le point de tester davantage la batterie au cours de l'année à venir, à la fois dans les voitures électriques et comme option de stockage pour l'énergie solaire. Ils ont également déposé un brevet pour cette technologie qui, en plus de performances améliorées, promet des coûts inférieurs et un impact environnemental moindre que les batteries lithium-ion traditionnelles.

«Cette approche favorise non seulement des mesures de haute performance et une longue durée de vie, mais elle est également simple et extrêmement peu coûteuse à fabriquer, en utilisant des procédés à base d'eau, et peut conduire à des réductions significatives des déchets dangereux pour l'environnement», explique le co-auteur de l'étude Matthew Colline.