Des scientifiques parviennent à recharger une batterie lithium-ion à 60% en 5,6 minutes

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Pour bien recharger, il faut bien ranger ! On pourrait résumer ainsi la méthode utilisée par une équipe de scientifiques pour réduire drastiquement le temps nécessaire au chargement d’une batterie lithium-ion. Ils sont en effet parvenus à agencer de façon ordonnée les particules présentes dans l’anode. Résultat : un temps de charge de 5,6 minutes pour une charge à 60%.

Leur étude a été publiée dans la revue Science Advances, et le principe qu’ils ont appliqué est le suivant. Ils ont ajouté à l’anode (la « borne positive » dans une batterie) un revêtement et des fils de cuivre pour réagencer les particules contenues dans le graphite, matériau couramment utilisé pour ce composant.

Cette nouvelle façon de faire pourrait réduire considérablement le temps de charge des véhicules électriques, qui est encore aujourd’hui un frein assez important à leur utilisation. Comme le rappellent les chercheurs, il faut par exemple près d’une heure pour recharger la batterie d’un véhicule Tesla de 40% à 80%.

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L’un des freins à la vitesse de chargement réside justement dans l’anode d’une batterie. En effet, celle-ci est composée le plus souvent, dans les batteries lithium-ion classiques, de graphite. Le problème ne réside pas tant dans le matériau que dans la façon dont il est « agencé » : en effet, les particules présentes dans ce matériau sont disposées de façon aléatoire. Elles ne sont donc pas « alignées », ou « rangées » par ordre de taille. Or, les scientifiques affirment que cela réduit l’efficacité de l’anode pour transmettre le courant électrique. C’est donc sur cette question spécifique qu’ils se sont penchés.

Dans un premier temps, ils ont élaboré des modèles théoriques pour optimiser la distribution spatiale des particules de différentes tailles, ainsi que la porosité des électrodes. Ils ont ensuite utilisé ces résultats pour apporter des modifications à une anode en graphite. Pour parvenir à un nouvel agencement, ils l’ont recouverte de cuivre, puis ont ajouté des nanofils de cuivre à la suspension de graphite. Après cela, ils ont chauffé, puis refroidi l’anode. La suspension s’est alors comprimée en un matériau plus ordonné, tant au niveau de l’agencement spatial que de la taille des particules.

80% de charge en 11,4 minutes

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« Dans notre conception, nous contrôlons toute la densité dans l’électrode », explique Yao Hongbin, de l’Université des sciences et technologies de Chine à Heifei, co-auteur de l’étude, au New Scientist. « Nous utilisons une porosité plus élevée dans le haut [de l’anode] mais une porosité plus faible dans le bas, de sorte que la porosité moyenne a une valeur normale »

Les tests de ce prototype se sont révélés concluants. L’équipe de chercheurs a fixé l’anode ainsi obtenue à une batterie lithium-ion standard, afin de mesurer son temps de charge. Elle a pu constater que la batterie se rechargeait à 60% en seulement 5,6 minutes, contre 40% pour une batterie témoin qui n’avait pas reçu les mêmes modifications. Les 80% de charge ont été atteints en 11,4 minutes. Aucun test n’a été fait jusqu’à 100%, puisqu’il n’est pas recommandé de recharger une telle batterie jusqu’à son maximum.

L’ajout d’étapes supplémentaires pourrait toutefois ajouter un surcoût à la production des batteries. Par ailleurs, les chercheurs n’ont pas fourni d’estimations de la quantité de cuivre ajoutée aux anodes.

Source : Science Advances

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