Des batteries capables de se recharger en quelques secondes

piles-batteriesDeux chercheurs américains ont mis au point des batteries électriques capables de se recharger en quelques secondes. Une découverte qui pourrait mener à la fabrication de piles et batteries se rechargeant très rapidement utilisable aussi bien dans les appareils portables (ordinateurs, téléphones, appareils photos) que les voitures électriques. La découverte est publiée dans la revue scientifique Nature.

Byoungwoo Kang et Gerbrand Ceder du Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Cambridge (Massachusetts, Etats-Unis) ont trouvé un moyen pour que les électrodes en lithium qui composent les piles et autres batteries emmagasinent et déchargent les ions en quelques secondes augmentant ainsi prodigieusement la vitesse de recharge.

Les piles en lithium (lithium-ion) sont devenus incontournables, elles sont très utilisées, aussi bien dans les appareils portables que les véhicules hybrides. L’électricité est générée quand les ions lithium se déplacent d’une électrode (l’anode) vers l’autre électrode (la cathode) (voir schéma ci-dessous) . Pour recharger les batteries on inverse le procédé, les ions lithium sont arrachés à la cathode et renvoyés vers l’anode. La vitesse de recharge d’une batterie dépend de la vitesse à laquelle on peut faire déplacer les électrons et les ions vers l’anode, surtout à travers les électrodes.

Schéma du fonctionnement d'un pile Lithium-ion

Schéma du fonctionnement d'un pile Lithium-ion

La solution est venue avec l’observation des batteries lithium au phosphate de fer. Dans ces batteries, les cathodes standards sont remplacées par le phosphate de fer. Les chercheurs ont observé que sur ces batteries au lithium au phosphate de fer, les ions avaient des vitesses de déplacement très élevées, sans pour autant avoir des vitesses de rechargement supérieures. Ils ont observés qu’ils se formaient à la surface des électrodes faits avec ces matériaux, des structures en forme de tunnel (des voies express en quelque sorte), mais les ions ne pouvaient utiliser ces structures que si elles étaient en face de l’entrée. La solution a été alors de créer des « routes » qui mènent à ces tunnels. Ils ont réussi en recouvrant la surface des cathode avec une fine couche de verre au phosphate de lithium (connu pour être un excellent conducteur de lithium).
Avec ces cathodes et leur nouveau revêtement ils ont réussi à recharger une batterie à la vitesse record de 9 secondes contre 6 minutes pour une batterie classique.

Cette découverte pourrait avoir des débouchés importants dans l’industrie automobile et en particulier sur les véhicules dits hybrides qui permettent de recharger les batteries électriques à chaque freinage, une action qui ne dure que quelques secondes.

Les chercheurs du MIT estiment que ces nouvelles piles pourraient se retrouver sur le marché d’ici deux à trois ans.

Sources:
news@nature, BBC Science
Le schéma « fonctionnement d’une pile au lithium » provient du magazine CHOC d’octobre 2008, une publication de l’Association de l’industrie électrique du Québec (AIEQ)

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