Des scientifiques ont découvert un moyen de redonner vie aux batteries usagées et d’améliorer leurs performances de 30 %.

Lorsque les batteries rechargeables sont utilisées, les particules de lithium commencent à se déplacer lentement et ne peuvent plus « atteindre » les électrodes. Les scientifiques ont trouvé un moyen de résoudre ce problème et de réduire le nombre de charges sur les appareils mobiles et les voitures à moteur électrique.

Des chercheurs américains du SLAC National Accelerator Laboratory du ministère américain de l’énergie et de l’université de Stanford ont mis au point une technologie permettant de prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion d’environ un tiers et d’améliorer leurs performances. Les résultats de cette découverte ont été publiés dans la revue scientifique Nature.

Comment fonctionnent les batteries lithium-ion

Dans une batterie en fonctionnement, les ions de lithium se déplacent entre les électrodes pendant le cycle de charge/décharge. Certains d’entre eux ne peuvent pas traverser l’électrolyte et perdent ainsi leurs propriétés électrochimiques. Des dépôts de lithium denses se forment alors, ce qui entraîne inévitablement une réduction des performances de la batterie.

Comment recharger une batterie usagée ?

Une méthode proposée par des scientifiques permet d’activer les ions lithium si la procédure de charge est correctement organisée. Cette technologie optimise la génération actuelle de batteries et ouvre la perspective d’un stockage d’énergie à haute densité. Sa mise en œuvre permettra de renforcer l’autonomie des voitures électriques et des appareils mobiles.

Selon Yi Tsui, chef du groupe de recherche, le lithium isolé ne peut être classé comme un matériau de qualité, car il provoque la décomposition de la batterie et augmente le risque d’incendie. Cependant, lorsque des particules « mortes » sont combinées avec une électrode négative, un effet positif se produit et elles sont réactivées.

Partie théorique

Les scientifiques ont émis l’hypothèse que les ions de lithium peuvent être rendus actifs après qu’une tension leur ait été appliquée. Pour confirmer leur conjecture, ils ont préparé un appareil d’essai (batterie « optique ») qui peut être utilisé pour surveiller des formations denses isolées pendant la charge.

Les résultats de l’expérience

L’expérience a montré que les particules avaient une activité minimale, se déplaçant très lentement vers une électrode pendant la charge et vers l’électrode opposée pendant la décharge.

Selon Yi Tsui, ce processus rappelle celui d’un ver trop lent, qui jette son extrémité avant en avant, puis tire sa queue vers lui pour avancer d’une distance négligeable. Dans le cas du lithium, il y a dissolution dans une partie et mouvement de la matière dans l’autre. S’il est possible de diriger le mouvement du « ver » de lithium, il finira par « ramper » vers l’anode et redonner vie à la connexion électrique, a expliqué le scientifique.

Des expériences menées avec d’autres types de batteries et l’utilisation de simulations informatiques ont confirmé l’augmentation de l’activité du lithium à mesure que l’intensité du courant augmente. Cela a permis d’inclure un étage de décharge forte avec un fort courant dans l’étage immédiatement après la fin de la charge. En conséquence, le caillot s’est déplacé à la distance requise par rapport à l’anode.

Opinion des physiciens théoriques

Les physiciens américains soulignent que l’isolement du lithium pourrait constituer un obstacle majeur au développement de la dernière génération de batteries au lithium métal. Ils peuvent stocker jusqu’à dix fois plus d’énergie, mais sont instables. L’utilisation des nouvelles technologies pourrait aider à surmonter ce problème.

Qui a intérêt à réutiliser ces piles ?

Les fabricants de voitures électriques pourraient être très intéressés par cette façon d’améliorer les performances des batteries, car leur durée de vie est essentielle dans ce domaine.

Rappelons qu’à la mi-décembre 2021, des représentants de Samsung et d’IBM ont évoqué la possibilité d’augmenter l’autonomie des smartphones jusqu’à 7 jours. On pourrait y parvenir en remplaçant la disposition horizontale standard des transistors dans les processeurs par une disposition verticale.