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Une nouvelle batterie au lithium-soufre montrant une capacité ultra-élevée pourrait conduire au développement de véhicules électriques considérablement moins coûteux et à un meilleur stockage de l’énergie du réseau, notamment pour des applications impliquant les sources renouvelables.

Mahdokht Shaibani, de l’Université Monash à Melbourne (Australie) ainsi que ses collègues, ont développé une batterie d’une capacité cinq fois supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles. Cette batterie maintient une efficacité de 99% durant plus de 200 cycles, et une version de la taille d’un smartphone serait capable d’alimenter votre portable pendant cinq jours en une seule charge.

Jusqu’à présent, le problème avec les batteries lithium-soufre est que « la capacité de l’électrode au soufre est si grande qu’elle se brise au cours des cycles de charge et de décharge, et l’avantage énergétique disparaît rapidement (…). L’électrode se désagrège, puis la batterie meurt rapidement», explique Shaibani.

soufre lithium batterie

Étude morphologique, reconstruction tomographique et illustration schématique de cathodes de composition identique et de méthodes de préparation de suspension différentes. Crédits : Science Advances

Cela se produit car l’électrode au soufre se dilate et se contracte au cours de son cycle, avec une variation de volume d’environ 78%. Ce changement de volume se produit également dans les électrodes des batteries lithium-ion, qui alimentent les voitures électriques et les smartphones, mais environ 8 fois moins intensément.

Dans le but d’empêcher l’électrode de se désintégrer dans leur batterie lithium-soufre, les chercheurs ont donné aux particules de soufre plus d’espace pour se dilater et se contracter.

Généralement, les batteries au lithium-soufre possèdent des matériaux ajoutés qui lient les particules ensemble afin que la batterie ne se fissure pas lorsqu’elle se dilate. De ce fait, Shaibani et son équipe ont utilisé une plus petite quantité d’un matériau de liaison polymère dans leur électrode et ont créé des structures plus espacées entre les particules de soufre.

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Ce polymère donne lieu à une série de ponts entre les particules, plutôt qu’un réseau dense, ce qui permet d’équilibrer la résistance de la batterie à la fissuration, en plus de sa grande capacité de charge.

batterie lithium soufre

Images transversales et cartographie élémentaire de cathodes de composition identique et de méthodes de préparation de suspension différentes dans les futures batteries. Crédits : Science Advances

Selon les chercheurs, cette nouvelle batterie lithium-soufre permettrait de réduire considérablement le coût des batteries des voitures électriques et le stockage d’énergie du réseau, car le soufre est abondant et extrêmement bon marché.

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Cependant, les batteries lithium-soufre peuvent rencontrer des problèmes éthiques similaires aux batteries lithium-ion. En effet, les oxydes métalliques des batteries lithium-ion sont généralement du nickel, du cobalt ou du manganèse, qui sont chers et diminuent dans les réserves naturelles. Ils soulèvent également d’autres problèmes éthiques associés : une proportion importante de cobalt provient du travail d’enfants mineurs en République démocratique du Congo, par exemple. « Afin d’avoir une énergie beaucoup moins chère et des batteries plus éthiques, nous avons besoin d’un système de stockage d’énergie radicalement nouveau », explique Shaibani.

Quant à la suite, les chercheurs continueront de tester des prototypes de batteries lithium-soufre, en vue de les fabriquer commercialement en Australie (dans un premier temps) dans les années à venir.

Source : Science Advances

Une réponse

  1. Laurent

    Question : En quoi les batteries au lithium-soufre peuvent rencontrer des problèmes éthiques similaires aux batteries lithium-ion ? Les oxydes métalliques des batteries lithium-ion au nickel, ou cobalt ou manganèse posent problème, mais a priori il n’y en pas dans les batteries au lithium-soufre ! Alors où est le problème ?
    Merci de m’éclairer car apparemment je n’ai rien compris.

    Répondre

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