Des téléphones portables qui se rechargent 100 fois plus vite qu’aujourd’hui, des voitures électriques qui font ‘ le plein ‘ en quelques minutes, c’est non seulement possible, mais cela pourrait très
bientôt devenir réalité.Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont en effet mis au point un procédé permettant de doper considérablement la vitesse de chargement des batteries lithium-ion que l’on retrouve dans la plupart de nos
appareils high-tech. Leur découverte est d’autant plus porteuse qu’elle exploite un type de batteries moins coûteux, plus écolo et plus sécurisé que celui traditionnellement utilisé sur le marché.Gerbrand Ceder, professeur en ingénierie et science des matériaux au MIT, et l’un de ses étudiants, Byoungwoo Kang, ont fait part de leurs travaux dans la revue Nature parue ce jeudi 12 mars. Les deux
scientifiques avaient pour but de tirer le meilleur parti des batteries lithium-ion à base de phosphate de fer, un type de batteries à forte capacité de stockage mais incapable de délivrer rapidement l’énergie.
Faciliter le trajet des ions
Moins sensibles à la surchauffe, elles sont utilisées dans les voitures électriques, qui sont bridées dans leurs accélérations par le faible rendement énergétique. Les petits appareils comme les téléphones ou les PC portables utilisent,
eux, des batteries Li-ion à base de cobalt ou de manganèse, plus facilement miniaturisables, mais aussi plus toxiques.Pour ‘ booster ‘ les batteries au phosphate de fer, les chercheurs ont eu l’idée de faciliter le trajet des ions de lithium, qui génèrent le courant électrique en se déplaçant entre les deux électrodes. Le
professeur et son élève ont donc voulu leur créer une voie rapide, une sorte de ‘ périphérique ‘, pour que les ions arrivent plus rapidement à destination.Gerbrand Ceder et Byoungwoo Kang y sont parvenus en ajoutant une couche plus conductrice à la surface des matériaux, de 5 nanomètres (nm) d’épaisseur. Ainsi orientés, les ions pénètrent plus facilement dans les électrodes,
dont la surface comporte des ‘ micro-tunnels ‘.
Une découverte déjà brevetée
Avec cette technique, les chercheurs ont conçu une petite batterie qui se recharge entre 10 et 20 secondes, contre 6 minutes pour une batterie au phosphate de même taille, non modifiée. Le rapport serait même de 1
à 100 avec une batterie lithium-ion du marché.Cerise sur le gâteau, le procédé permettrait d’allonger la durée de vie de la batterie, en lui évitant de trop se dégrader à chaque cycle de charge/décharge. Il serait donc aussi adapté pour les batteries miniaturisées des appareils
high-tech.Il y a néanmoins encore quelques ‘ détails ‘ à régler. Car pour recharger à une telle vitesse, en particulier une voiture électrique, il faut envisager une sacrée puissance d’alimentation. Reste aussi à gérer
la décharge, également accélérée par le procédé. Malgré ces écueils, les chercheurs sont confiants.Le lithium au phosphate de fer étant un matériau déjà utilisé sur le marché (et moins coûteux que le cobalt), ils estiment que leur découverte pourrait être rapidement appliquée, peut-être d’ici deux à trois ans. Le MIT
indique que leur procédé a déjà été breveté par deux sociétés, dont le nom n’a pas été communiqué.
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