Des chercheurs du Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) au Massachusetts ont développé une batterie à état solide avec une anode en lithium métallique, qui peut être rechargée au moins 6 000 fois! Avec une telle batterie, suffisamment grosse pour donner une autonomie de 500 km à un véhicule électrique (VÉ) et qu’on rechargerait en moyenne à 80%, le VÉ qui en est équipé pourrait rouler 2,4 millions km avec sa batterie! De plus, cette batterie peut être rechargée en moins de 10 minutes. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature Materials le 8 janvier 2024.
Pour arriver à de telles performances, l’équipe du professeur Xin Li a dû mitiger le fameux problème des dendrites en introduisant deux innovations importantes : un électrolyte solide multicouches et l’utilisation sur l’anode d’une couche de particules de silicium mesurant environ 1 micron.
Rappelons que les dendrites sont des aiguilles coniques de lithium qui se forment sur l’anode en lithium métallique lors de la recharge et qui traversent éventuellement l’électrolyte pour établir un court-circuit entre les deux électrodes, à la longue, rendant la cellule dysfonctionnelle. Le fait de pouvoir utiliser du lithium métallique au lieu du graphite à l’anode, permet de diminuer de 30% à 50% le poids des cellules de batteries.
Je vous réfère à mon article de synthèse sur l’évolution des batteries de 2024 à 2034, où vous trouverez un schéma d’une cellule de batterie de même que la définition de la terminologie (anode, électrolyte, cellule…). Dans cet article, vous constaterez que la durée de vie des batteries à état-solide de différentes compagnies se situe à environ 1 000 cycles de recharge. Alors, les 6 000 cycles atteints par les chercheurs du SAES au Massachusetts constituent une percée prometteuse!
D’ailleurs, la startup Adden Energy a été mise sur pied pour commercialiser ces nouvelles batteries solides et les faire passer du format d’un timbre-poste à celui d’une batterie pour VÉ. Ils en sont présentement à des cellules en pochette de la grandeur des batteries de téléphone portables (voir l’illustration de l’entête). Ils mentionnent également que le nombre de cycles de recharge peut atteindre 10 000 cycles et le temps de recharge être aussi court que 3 minutes, sans autres détails. On ne connait pas la densité d’énergie de leurs batteries.
CONCLUSION
Une batterie qui dure aussi longtemps va faire chuter le prix du km, puisqu’on va pouvoir lui donner une deuxième vie dans le stockage d’énergie au sol, pour les réseaux électriques ou les édifices et résidences. Par ailleurs, l’empreinte écologique de la batterie va diminuer beaucoup, d’un facteur 4 à 6, car on aurait besoin de 4 à 6 batteries pour faire la même chose si leur durée est de 1 000 à 1 500 cycles de recharge, comme c’est le cas présentement avec les batteries Li-ion NCA et NMC. Excellente nouvelle encore une fois!
