Une nouvelle étape vient d’être franchie dans le domaine des batteries au lithium grâce à une équipe de chercheurs de la DGIST (Division des Technologies de l’Energie et de l’Environnement). Sous la direction du Dr Kim Jae-hyun, cette équipe a développé une batterie innovante utilisant un électrolyte polymère avec structure triple couche. Cet appareil promet une sécurité accrue contre les incendies et les explosions ainsi qu’une durée de vie prolongée.
Limites persistantes dans les batteries conventionnelles
Les batteries à électrolyte polymère présentent depuis longtemps des faiblesses structurelles. Ces limitations réduisent leur efficacité, notamment en termes de contact optimal avec l’électrode. Un problème majeur demeure : la formation des dendritesces structures ramifiées qui se développent au cours des cycles de charge et de décharge. Ces croissances irrégulières perturbent les connexions internes de la batterie et peuvent provoquer un risque d’incendie ou d’explosion.
Une structure à trois niveaux pour relever les défis
Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs ont développé un architecture électrolytique à trois couchesoù chaque composant joue un rôle spécifique pour améliorer la sécurité et les performances. Parmi les matériaux utilisés, on retrouve :
- Le décabromodiphényléthane (DBDPE)un agent ignifuge.
- Le zéolitece qui renforce la résistance mécanique.
- Une forte concentration de LiTFSI (lithium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide), favorisant la conduction rapide des ions lithium.
La conception est basée sur une couche centrale rigide qui augmente la résistance, tandis que les couches externes plus souples assurent un contact optimal avec l’électrode.
Des performances de laboratoire impressionnantes
Des tests ont montré que cette batterie maintient 87,9% de sa performance après 1 000 cycles de charge et de décharge, surpassant largement les batteries actuelles, qui affichent généralement une rétention de 70 à 80 %. De plus, il intègre un fonction auto-extinguibleréduisant considérablement le risque d’incendie.
Cette avancée ouvre des perspectives d’utilisation dans de multiples secteurs :
- LE petits appareils électroniquescomme les smartphones et les montres connectées.
- LE véhicules électriquesoù la sécurité et la durabilité sont primordiales.
- LE systèmes de stockage d’énergie à grande échelleessentiel pour la transition énergétique.
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Un pas vers la commercialisation
Selon le Dr Kim, cette recherche pourrait jouer un rôle clé dans la commercialisation de batteries au lithium utilisant des électrolytes polymères. Cela représente une avancée significative vers des solutions énergétiques plus sûres et plus efficaces.
Cette étude a bénéficié du soutien de Projet de découverte des matériaux du futur (dirigé par le professeur Lee Jung-ho de l’Université de Hanyang) et le Programme de boursiers en milieu de carrière (piloté par le Dr Kim). Les résultats ont été publiés sur la couverture de la revue internationale Petitpublié par Wiley.
Bientôt des batteries lithium-ion plus sûres ?
Avec cette innovation, la DGIST marque une avancée majeure dans la recherche de solutions énergétiques plus efficaces et plus sécurisées. Cette technologie pourrait bien redéfinir les standards des batteries modernes, répondant aux besoins croissants de sécurité et de durabilité dans un monde de plus en plus connecté et dépendant de l’énergie.
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