Un nouveau pas vient d’être franchi dans le domaine des batteries au lithium grâce à une équipe de chercheurs de la DGIST (Division of Energy & Environmental Technology). Sous la direction du Dr Kim Jae-hyun, cette équipe a mis au point une batterie innovante utilisant un électrolyte polymère à structure triple couche. Ce dispositif promet une sécurité accrue contre les incendies et explosions ainsi qu’une durée de vie prolongée.
Des limites persistantes dans les batteries conventionnelles
Les batteries à électrolyte polymère présentent depuis longtemps des faiblesses structurelles. Ces limitations réduisent leur efficacité, notamment en termes de contact optimal avec l’électrode. Un problème majeur demeure : la formation de dendrites, ces structures ramifiées qui se développent lors des cycles de charge et de décharge. Ces excroissances irrégulières perturbent les connexions internes de la batterie et peuvent entraîner des risques d’incendie ou d’explosion.
Une structure en trois couches pour répondre aux défis
Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs ont élaboré une architecture électrolytique en trois couches, où chaque composant joue un rôle spécifique pour améliorer la sécurité et la performance. Parmi les matériaux utilisés, on trouve :
- Le décabromodiphényléthane (DBDPE), un agent retardateur de flamme.
- Le zéolite, qui renforce la résistance mécanique.
- Une forte concentration de LiTFSI (lithium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide), favorisant une conduction rapide des ions lithium.
La conception repose sur une couche centrale rigide qui augmente la résistance, tandis que les couches extérieures, plus souples, assurent un contact optimal avec l’électrode.
Des performances impressionnantes en laboratoire
Les tests ont montré que cette batterie conserve 87,9 % de ses performances après 1 000 cycles de charge et décharge, surpassant largement les batteries actuelles, qui affichent généralement une rétention de 70 à 80 %. En outre, elle intègre une fonctionnalité d’auto-extinction, réduisant considérablement le risque d’incendie.
Cette avancée ouvre des perspectives d’utilisation dans de multiples secteurs :
- Les petits dispositifs électroniques, comme les smartphones et montres connectées.
- Les véhicules électriques, où la sécurité et la durabilité sont primordiales.
- Les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle, indispensables pour la transition énergétique.
Une étape vers la commercialisation
Selon le Dr Kim, cette recherche pourrait jouer un rôle clé dans la mise sur le marché des batteries au lithium utilisant des électrolytes polymères. Elle représente une avancée significative pour des solutions énergétiques plus sûres et efficaces.
Cette étude a bénéficié du soutien du Projet de découverte de matériaux d’avenir (mené par le professeur Lee Jung-ho de l’université Hanyang) et du Programme des chercheurs de mi-carrière (piloté par le Dr Kim). Les résultats ont été publiés en couverture de la revue internationale Small, éditée par Wiley.
Bientôt des batteries Lithium lithium-ion plus sûres ?
Avec cette innovation, DGIST marque une avancée majeure dans la quête de solutions énergétiques plus performantes et sûres. Cette technologie pourrait bien redéfinir les standards des batteries modernes, répondant aux besoins croissants de sécurité et de durabilité dans un monde toujours plus connecté et dépendant de l’énergie.
