Les batteries des véhicules électriques évoluent rapidement, et l’un des matériaux clés de cette révolution est le nickel. Contrairement au cobalt, souvent critiqué pour sa rareté et son extraction controversée, le nickel est plus abondant et plus accessible.
Mais ce n’est pas tout. Son principal avantage réside dans sa capacité à augmenter la densité énergétique des batteries, ce qui se traduit par une autonomie plus grande pour les voitures électriques. Un atout majeur à l’heure où les conducteurs recherchent des distances toujours plus longues entre deux recharges.
Toutefois, le nickel n’est pas sans défaut. Il est moins stable thermiquement et peut, dans certaines conditions, réduire la durée de vie des batteries et poser des risques de sécurité.
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La stabilité thermique des cathodes au nickel en fait un candidat sérieux pour de nouvelles générations de batteries
Une équipe de chercheurs de l’Université du Texas à Austin et du laboratoire Argonne s’est penchée sur ce problème. L’objectif ? Mieux comprendre et maîtriser la stabilité thermique des cathodes riches en nickel.
Leurs travaux se concentrent sur l’un des composants essentiels des batteries : la cathode. C’est elle qui, avec l’anode, permet le stockage et la libération de l’énergie.
En étudiant 15 types de cathodes riches en nickel et en réalisant plus de 500 mesures, les scientifiques ont mis en évidence un élément fondamental : chaque cathode possède un seuil critique de charge.
Au-delà de ce seuil, la structure du matériau devient instable. Ce phénomène peut provoquer une montée en température incontrôlée, connue sous le nom de thermal runaway. Ce processus en cascade libère de l’énergie qui accélère encore l’élévation de la température, jusqu’à entraîner la défaillance de la batterie, voire un incendie.
Un indice pour évaluer la stabilité thermique
Pour aller plus loin, les chercheurs ont mis au point un indice de stabilité thermique. Cet outil permet d’évaluer comment une cathode réagit lorsqu’elle est soumise à des températures élevées.
Plusieurs paramètres influencent cette stabilité :
- La composition de la cathode
- La chimie de surface
- La quantité de nickel
- La taille des cristaux
Une meilleure compréhension de ces facteurs ouvre la voie à des batteries plus sûres et plus performantes.
Pourquoi ces recherches sont essentielles
L’essor des véhicules électriques repose sur la capacité des batteries à offrir plus d’autonomie, tout en garantissant un haut niveau de sécurité.
Ces avancées permettent d’envisager des batteries plus fiables et de répondre aux préoccupations des consommateurs et des constructeurs. Dans un monde qui cherche à réduire sa dépendance aux énergies fossiles, ces innovations sont indispensables pour accélérer la transition vers une mobilité propre.
La prochaine étape : l’impact des électrolytes
Les chercheurs ne comptent pas s’arrêter là. Après avoir analysé la stabilité des cathodes, ils vont désormais étudier le rôle des électrolytes.
Les électrolytes sont les composés chimiques qui assurent le transport des ions entre la cathode et l’anode. Ils sont essentiels au bon fonctionnement des batteries et peuvent, eux aussi, influencer la sécurité et l’efficacité énergétique.
En améliorant les interactions entre électrolytes et cathodes, les scientifiques espèrent prolonger la durée de vie des batteries et réduire encore les risques liés à la surchauffe.
Une production mondiale de nickel dominée par l’Indonésie
En 2024, la production mondiale de nickel a atteint environ 3,7 millions de tonnes, avec l’Indonésie en tête, produisant environ 2,2 millions de tonnes, soit près de 60 % de la production globale. Les autres grands producteurs incluent les Philippines, la Nouvelle-Calédonie, la Russie et le Canada, qui contribuent chacun à plusieurs centaines de milliers de tonnes. La production mondiale a connu une forte croissance ces dernières années, doublant depuis 2010, portée par la demande croissante dans les secteurs de l’acier inoxydable et des batteries électriques. Les réserves mondiales de nickel sont estimées à plus de 130 millions de tonnes, principalement concentrées en Indonésie, Australie et Brésil. Cette dynamique fait du nickel un métal stratégique dans la transition énergétique et industrielle mondiale.
Source de l’étude : http://dx.doi.org/10.1038/s41560-025-01731-x
