Une nouvelle batterie lithium-soufre capable de fonctionner à des températures extrêmes
5 Juillet 2022
Des scientifiques de l’Université de Californie, San Diego, font des recherches sur des designs de batteries pouvant fonctionner à des températures extrêmes. Dernièrement, ils ont pu démontrer les capacités d’une nouvelle batterie au lithium pouvant fonctionner à des températures extrêmement basses, mais aussi à des températures très élevées. Cette nouvelle batterie pourrait pourtant doubler l’énergie stockée comparé aux batteries qui existent actuellement. Elle est aussi plus écologique.
L’année dernière, cette même équipe de chercheurs avait découvert un moyen de manipuler le mouvement des ions dans une batterie au lithium. Ils ont pu le faire grâce à une solution électrolytique réinventée. Ce type de solution sert à transporter les ions lithium entre les deux électrodes de la batterie. Les scientifiques avaient pu obtenir des résultats positifs avec un électrolyte qui forme des liens plus faibles avec les ions lithium. Cela permet une distribution plus uniforme de ces ions pendant la recharge.
Au cours de leur nouvelle étude, les chercheurs ont intégré cette solution électrolytique dans une batterie au lithium expérimentale. Cette dernière possédait une anode fait avec du métal à haute densité et une cathode à base de soufre. Cette batterie pouvait déjà fonctionner à des températures bien en-dessous de zéro tout en retenant une grande partie de ses capacités.
Des capacités surprenantes
Les scientifiques ont continué à travailler avec l’électrolyte réinventé et finalement, ils ont pu développer une version qui fonctionne également à des hautes températures. Le nouvel électrolyte contient entre autres du sel de lithium et de l’éther dibutylique. Ce dernier a un point d’ébullition de 141°C, ce qui permet à la solution de rester dans un état liquide à de hautes températures.
Lors des expériences, il a été observé que les batteries étaient capables de retenir 87,5% de leur capacité à -40°C, et 115,9 % de leur capacité à 122° C. Les batteries ont aussi montré des efficacités coulombiennes dépassant les 98% à ces températures extrêmes. Cela signifie qu’elles peuvent supporter plus de cycles de recharge avant la fin de leur vie.
Les applications potentielles
D’après les chercheurs, une batterie pouvant fonctionner à des températures très basses peut être utilisée dans les voitures électriques dans les zones très froides. D’un autre côté, une batterie pouvant fonctionner à de très hautes températures peut éliminer le besoin de systèmes de refroidissement.
Comme l’électrolyte est compatible avec les anodes en lithium de haute densité et les cathodes à base de soufre, une batterie utilisant ces éléments peut stocker le double de l’énergie stockée par les batteries actuelles. Pour les voitures électriques, cela signifie une autonomie doublée. De plus, le soufre est un élément plus abondant et moins problématique que le cobalt qui est relativement rare et cher.
Selon les scientifiques, la nouvelle technologie permet d’avoir une durée de vie de batterie plus longue que les batteries lithium-soufre actuelles. Les chercheurs cherchent aujourd’hui à rallonger encore plus cette durée de vie et à permettre une utilisation à des températures encore plus élevées.
