Des scientifiques coréens doublent la densité énergétique des batteries de voitures électriques.

Des chercheurs sud-coréens ont présenté une avancée majeure susceptible d'accroître considérablement l'autonomie des véhicules électriques et de réduire les problèmes de performance des batteries par temps froid. Leur étude décrit une batterie au lithium métal sans anode qui double quasiment la densité énergétique sans augmenter la taille du pack. Cette percée est le fruit d'une collaboration entre POSTECH, KAIST et l'Université de Gyeongsang. Les chercheurs estiment que cette approche pourrait influencer la conception future des batteries pour véhicules électriques.

L'équipe, dirigée par le professeur Soojin Park et le docteur Dong-Yeob Han, a atteint une densité énergétique volumique de 1 270 Wh/L, soit près du double des quelque 650 Wh/L atteints par les batteries lithium-ion actuelles des véhicules électriques. L'avantage principal réside dans la suppression de l'anode en graphite. Lors de la charge, les ions lithium provenant de la cathode se déposent directement sur le collecteur en cuivre, libérant ainsi de l'espace interne et permettant d'intégrer davantage de matériau actif dans un même volume.

Les batteries sans anode présentent toutefois des difficultés techniques. Une charge en lithium irrégulière peut entraîner la formation de dendrites, susceptibles de perforer les couches internes et de provoquer des courts-circuits. De plus, les cycles de charge et de décharge répétés endommagent la surface du lithium et réduisent la durée de vie de la cellule.

Pour surmonter ces problèmes, les chercheurs ont utilisé une combinaison d'un matériau hôte réversible (RH) et d'un électrolyte conçu (DEL). Le RH est une structure polymère contenant des nanoparticules d'argent qui assure une charge uniforme en lithium. Le DEL crée une couche protectrice stable de Li₂O et de Li₃N qui empêche la formation de dendrites tout en permettant une migration rapide des ions.

L'association de RH et DEL a assuré un fonctionnement stable même dans des conditions exigeantes. À 4,6 mAh/cm² et 2,3 mA/cm², la cellule a conservé 81,9 % de sa capacité initiale après 100 cycles et a atteint un rendement colombien de 99,6 %. Ces propriétés ont permis d'atteindre une densité énergétique record de 1 270 Wh/L.

Cette technologie a également été testée dans des cellules à poche, similaires à celles utilisées dans les véhicules électriques, et a fonctionné de manière stable même avec très peu d'électrolyte, ce qui laisse présager des batteries plus légères, une fabrication plus facile et une meilleure viabilité commerciale.