Des chercheurs d’une université japonaise ont découvert une percée dans la technologie des batteries à semi-conducteurs qui combat le problème principal avec ce type de batterie, et pourrait signifier que le temps de charge des vélos électriques sera considérablement réduit.
L’utilisation de lithium dans les batteries est quelque chose d’assez courant, et les batteries lithium-ion sont la norme pour les vélos et les voitures électriques d’ici 2023, et ce depuis un certain temps. Cependant, les batteries au lithium présentent des défauts, et nombre d’entre eux proviennent de l’état liquide des électrolytes utilisés.
La solution est donc claire : utilisez plutôt des électrolytes solides. C’est de là que vient le terme «état solide» pour les batteries à l’état solide, mais celles-ci ont également un problème par rapport à leurs homologues sous forme liquide.
Lorsque les ions lithium circulent d’une électrode de la batterie à une autre dans une batterie à l’état solide, cette action provoque une dilatation ou un rétrécissement de l’électrode elle-même, compromettant la structure de la batterie. L’utilisation continue et l’achèvement de nombreux cycles de charge-décharge entraînent des dommages à l’électrode, et donc à la batterie en général, qui ne peuvent pas être surmontés et les performances et la qualité de la batterie commencent à décliner jusqu’à ce qu’elle finisse par échouer complètement.
Le point positif des batteries à l’état solide est qu’elles peuvent offrir la même capacité qu’une batterie à l’état liquide mais avec des électrodes plus petites, et peuvent être chargées beaucoup plus rapidement.
Trouver une solution aux problèmes structurels présentés par la batterie à l’état solide lorsqu’elle remplit le rôle de base d’une batterie serait donc une découverte importante, et des chercheurs de l’Université nationale de Yokohama au Japon pensent avoir découvert – au moins les débuts – d’une telle Solution.
À l’aide d’une électrode positive composée de titanate de lithium et de dioxyde de lithium-vanadium, les chercheurs ont découvert que le vanadium présent dans le matériau est capable de prendre la place du lithium lorsqu’il quitte l’électrode. Le vanadium a un effet répulsif vis-à-vis de l’oxygène, c’est-à-dire qu’il est capable de contrecarrer le rétrécissement de l’électrode lorsque l’électrode « délithie » (lorsque le lithium s’en va).
De plus, la batterie a montré une capacité de 300 mAh/g, qui ne s’est pas dégradée sur 400 cycles. L’Université de la Nouvelle-Galles du Sud à Sydney, en Australie (dont le professeur agrégé Neeraj Sharma est co-auteur du document de recherche), a décrit cela comme une « capacité remarquable ».
Les chercheurs affirment que cette technologie pourrait permettre de recharger les batteries des véhicules électriques en quelques minutes. Cependant, il est encore très en phase de prototype, et des travaux doivent encore être faits sur l’optimisation de l’équilibre chimique de l’électrode afin de minimiser l’instabilité structurelle (négligeable mais pas inexistante).
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