Bientôt des batteries rechargeables au lithium métal grâce aux ultrasons

Des chercheurs de San Diego ont mis au point un dispositif à ultrasons qui, appliqué aux batteries au lithium métal, augmente leur durée de vie, leur charge et leur capacité

Le développement des batteries est un domaine très dynamique, dont l'importance a été reconnue par l'attribution du prix Nobel de chimie 2019. Les plus répandues sont les batteries lithium-ion, excellentes pour le grand nombre de cycles de charge qu'elles supportent. Les batteries au lithium métal ont une densité de charge plus élevée, mais ne se prêtent pas à la recharge. L'obstacle est la formation d'accumulations de métal dans le liquide électrolyte, appelées dendrites.

Un groupe de chercheurs, dirigé par James Friend, a mis au point un dispositif qui émet des ultrasons pour compléter les batteries. Les ondes émises génèrent un mouvement dans le liquide de la batterie entre l'anode et la cathode. Le mouvement continu de l'électrolyte empêche la formation de dendrites, ces agglomérats de lithium métal. Le dispositif fait partie intégrante de la batterie, mais peut aussi être utilisé avec d'autres types de batteries, quel que soit leur type.

Dimensions du dispositif à ultrasons à droite. Crédits : ucsdnews.ucsd.edu

Les ondes sonores générées sont de très haute fréquence, entre 100 millions et 10 milliards de hertz. Ces fréquences sont utilisées dans les smartphones pour filtrer le signal sans fil et améliorer la qualité de la sortie audio. Les batteries au lithium métal équipées du dispositif peuvent être chargées et déchargées jusqu'à 250 fois et les batteries lithium-ion jusqu'à plus de 2 000 fois. Les temps de charge sont eux aussi améliorés, car les batteries sont rechargées de zéro à 100 % en 10 minutes.

L'étude a été menée à l'Université de Californie à San Diego et les détails ont été publiés dans la revue Advanced Materials. Le dispositif pourrait ouvrir la voie à la commercialisation des batteries au lithium métal comme alternative à celles d'aujourd'hui. Le principal avantage par rapport aux batteries lithium-ion est une puissance doublée à poids égal. Parmi tous, les secteurs les plus intéressés sont sans aucun doute les voitures électriques, où la réduction du poids est le principal obstacle à la production de véhicules efficaces et performants.