Les piles au lithium peuvent stocker beaucoup plus d'énergie que les batteries lithium-ion, mais elles ne peuvent pas être rechargées. Une astuce simple pourrait désormais changer la donne.
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Les batteries au lithium non rechargeables sont considérées comme porteuses d'espoir. Elles pourraient permettre aux véhicules électriques de parcourir jusqu'à 1100 kilomètres. Mais elles présentent un inconvénient majeur : contrairement aux accumulateurs lithium-ion actuellement répandus, les piles au lithium perdent rapidement leur capacité de stockage, raison pour laquelle elles sont notamment intégrées dans les montres sous forme de piles boutons à usage unique. Mais des chercheurs dirigés par Wenbo Zhang, spécialiste des matériaux à l'université de Stanford, ont trouvé un moyen de recharger plusieurs fois les piles au lithium : Il suffit de leur accorder un peu de repos. Ils décrivent leurs résultats dans une étude publiée le 7 février 2024 dans "Nature". "Nous cherchions le moyen le plus simple, le moins cher et le plus rapide d'améliorer la durée de vie des batteries au lithium", a déclaré Zhang dans un communiqué de presse.
Dans les batteries au lithium, non seulement la cathode contient des ions lithium, mais aussi l'anode, qui est composée de carbone dans les batteries lithium-ion. Les piles au lithium sont donc plus légères et peuvent stocker environ deux fois plus d'énergie que les batteries lithium-ion. Cependant, les batteries au lithium s'usent après quelques cycles de charge : Leur capacité à stocker de l'énergie diminue rapidement. Cela s'explique par le fait que les zones contenant du lithium métallique sont entourées de produits de décomposition de l'électrolyte. Les particules sont ainsi coupées de l'environnement et ne peuvent plus absorber d'énergie. "C'est pour cette raison que nous considérons le lithium isolé comme mort", explique Zhang.
Mais lors d'expériences passées, le groupe de recherche avait remarqué que les produits de désintégration de l'électrolyte se dégradaient dans les batteries complètement déchargées. Ils ont donc décidé d'étudier ce qui se passe exactement dans ces cas-là. "Nous avons constaté qu'une partie des produits de décomposition qui entourent le lithium mort se dissolvent lorsque la batterie est laissée au repos pendant seulement une heure à l'état déchargé", a déclaré le chimiste Philaphon Sayavong, qui a également participé à l'étude de "Nature", dans un communiqué de presse. "Ainsi, lorsque vous rechargez la batterie, le lithium mort se reconnecte à l'anode."
Cela marque une avancée importante dans la recherche sur les batteries. Jusqu'à présent, les spécialistes pensaient que le lithium isolé ne pouvait pas être récupéré. De plus, la mise au repos d'une pile déchargée était considérée comme nocive - et il s'avère désormais que c'est précisément ce qui pourrait permettre de l'utiliser comme batterie. Les auteurs de l'étude soulignent que leurs conclusions pourraient être facilement mises en pratique. Les voitures électriques sont typiquement composées de milliers de cellules de batterie individuelles ; il faudrait donc programmer l'ensemble du module pour qu'une cellule complètement déchargée ne reçoive à nouveau du courant qu'après une heure.
Mais le chemin est encore long jusqu'à une application réelle, écrit la chercheuse Laura C. Merrill dans un article publié dans "Nature". Bien que la nouvelle étude contribue à la compréhension des batteries au lithium, il reste de nombreuses lacunes dans les connaissances, a-t-elle ajouté. Par exemple, il est trop tôt pour dire si le protocole proposé par Zhang et son équipe peut être appliqué aux applications grand public, où le nombre de cycles de charge et le temps de repos varient.
