Et si l’autonomie de la batterie de votre voiture électrique était bientôt multipliée par 3 ?

Des scientifiques canadiens et américains ont mis au point un nouveau composant clé pour les batteries de voitures électriques, pouvant leur permettre de parcourir des distances plus longues avec une seule charge.

Un nouveau matériau innovant

Des chercheurs de l'Université de Western au Canada et de l'Université du Maryland aux États-Unis, collaborant avec d'autres institutions, ont développé un électrolyte solide innovant pour les batteries lithium-métal (LMB).

Les chercheurs ont pu fabriquer ce matériau en utilisant un procédé appelé « broyage à haute énergie », qui consiste à introduire un nombre précis de vides, ou vacances, dans la structure cristalline du matériau. Cette méthode améliore ainsi grandement ses propriétés et notamment sa conductivité ionique, rendant les batteries lithium-métal à électrolyte solide plus adaptées à des utilisations à grande échelle, notamment dans les applications commerciales.

Les électrolytes solides sont essentiels pour remplacer les liquides inflammables des batteries lithium-ion classiques, rendant de ce fait les batteries solides plus sûres et surtout capables de supporter des densités d'énergie plus élevées. Ainsi, la découverte de ce nouveau matériau représente une avancée majeure pour les batteries lithium-métal à électrolyte solide et permet en plus de nettement surpasser les performances des batteries lithium-ion classiques.

De nombreux avantages pour les véhicules électriques

Même si ces batteries pourront être utilisées dans de nombreux domaines, celles-ci pourront notamment servir à grandement améliorer nos véhicules électriques. En effet, aujourd'hui, la technologie prédominante pour les voitures électriques est celle du lithium-ion, or, les batteries lithium-métal à électrolyte solide se montrent bien plus performantes, en plus d'être plus sûres.

D'une part, les batteries lithium-métal à électrolyte solide à base de nitrure de lithium, grâce à leur conductivité exceptionnelle, atteignent des valeurs supérieures à celles des électrolytes classiques, ce qui permet une recharge beaucoup plus rapide. Leurs performances ont en effet été testées à des densités de courant élevées, permettant une charge/décharge rapide, jusqu'à cinq fois la capacité de la batterie en une heure.

D'autre part, le nitrure de lithium est particulièrement adapté au lithium car il empêche la formation de dendrites, des structures pouvant causer des pannes dans les batteries classiques, ce qui améliore la durabilité et l'efficacité de la batterie. Ainsi, les batteries testées ont montré une stabilité remarquable, conservant plus de 92% de leur capacité après 3 500 cycles de charge et de décharge.

Enfin, l'un des points intéressant le plus le grand public, ces batteries lithium-métal à électrolyte solide développées par les chercheurs canadiens et américains devraient permettre aux véhicules électriques de bénéficier d'une autonomie supérieure à 600 miles (965km) grâce à une densité énergétique atteignant 500 Wh/kg, ce qui est quasiment trois fois plus que les batteries lithium-ion classiques (~150/200 Wh/kg).

Ce nouveau type de batteries se veut donc plus sûr, plus stable, plus efficace et également plus durable, ce qui pourrait être une véritable révolution dans l'industrie des véhicules électriques mais également pour de nombreux autres domaines.

Références de l'article :

Superionic conducting vacancy-rich β-Li₃N electrolyte for stable cycling of all-solid-state lithium metal batteries, Nature nanotechnologies (25 novembre 2024), Weihan Li, Minsi Li, Shuo Wang, et al.