Vers des batteries lithium-CO2 rechargeables ?

20 octobre 2019 à 17h09
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Batterie

Des chercheurs américains ont créé la première batterie lithium-CO2, entièrement rechargeable, et qui reste stable pendant plus de 500 cycles de charge. Une prouesse qui devrait paver la voie à la diffusion de cette technologie dans les années et décennies à venir.

En pleine effervescence, la recherche sur les batteries électriques bat son plein, et de nombreuses technologies sont proposées pour remplacer les actuelles batteries lithium-ion. Parmi les solutions qui suscitent le plus d'intérêt figure la batterie lithium-CO2, en raison de sa performance en matière de densité énergétique et de son recours à un polluant que l'humanité cherche à tout prix à recycler.

Une densité énergétique 7 fois supérieure à la batterie lithium-ion

Les batteries lithium-CO2 étaient déjà connues pour leur remarquable densité énergétique, qui peut atteindre en théorie un niveau 7 fois supérieur à celui des batteries lithium-ion utilisées aujourd'hui. Autrement dit : elles proposent une autonomie considérablement plus importante sans nécessiter plus de volume. Toutefois, maintenir la stabilité sur le long terme de cette technologie s'est avéré difficile par le passé avec une durée de vie qui ne dépassait guère 100 cycles de charge/décharge.

Ce frein à son développement vient d'être retiré. En effet, des scientifiques de l'Université de l'Illinois (Chigaco) disent être parvenus à surmonter cet écueil en concevant un prototype inédit de batterie lithium-CO2 rechargeable et restant stable au-delà de 500 cycles !

Batterie lithium-CO2 rechargeable : la fin d'un obstacle majeur

Le problème récurrent de ces batteries est l'accumulation du carbone sur le catalyseur au moment de la décharge, qui conduit à des dysfonctionnements inévitables. « L'accumulation du carbone bloque non seulement les zones actives du catalyseur, ce qui a pour effet d'empêcher la diffusion du CO2, mais déclenche aussi une décomposition accélérée de l'électrolyte dans la phase de charge » précise Alireza Ahmadiparidari, premier auteur du papier publié dans Advanced Materials.

Le groupe de chercheurs américains a réussi à contourner ce problème en utilisant des nanoflocons de disulfure de molybdène comme catalyseur, et un nouvel électrolyte hybride à base d'un liquide ionique et de sulfoxyde de diméthyle. Une combinaison de matériaux qui facilite l'intégration du carbone, évite sa stagnation au niveau du catalyseur, et prévient la dégradation de la batterie.

L'exploitation commerciale risque de prendre du temps

Les chercheurs, confiants dans l'importance de leur découverte, affirment que cette avancée ouvre la voie à l'utilisation du dioxyde de carbone dans les systèmes avancés de stockage énergétique. Pour autant, cette bonne nouvelle doit être remise en perspective avec deux éléments qui vont peut-être retarder l'exploitation commerciale.

D'une part, le molybdène est un métal rare sur Terre, et donc onéreux. D'autre part, le papier repose sur des calculs théoriques en ce qui concerne le mécanisme de charge/décharge réversible, qui doit encore être confirmé par de plus amples recherches.

Source : Advanced Materials.
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