{"id":51402,"date":"2023-11-07T09:19:07","date_gmt":"2023-11-07T08:19:07","guid":{"rendered":"https:\/\/autoestrada.ch\/?p=51402"},"modified":"2023-11-07T09:19:10","modified_gmt":"2023-11-07T08:19:10","slug":"materiaux-de-batterie-quy-a-t-il-dans-la-batterie-du-futur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/autoestrada.ch\/fr\/materiaux-de-batterie-quy-a-t-il-dans-la-batterie-du-futur\/","title":{"rendered":"Mat\u00e9riaux de batterie: Qu&rsquo;y a-t-il dans la batterie du futur ?"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Le groupe de recherche Empa de Maksym Kovalenko d\u00e9veloppe des mat\u00e9riaux innovants pour les accumulateurs de demain. Qu&rsquo;il s&rsquo;agisse de voitures \u00e9lectriques \u00e0 recharge rapide ou d&rsquo;accumulateurs d&rsquo;\u00e9lectricit\u00e9 bon march\u00e9 : pour chaque application, ils trouvent un mat\u00e9riau prometteur ou un proc\u00e9d\u00e9 de fabrication in\u00e9dit.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Qu&rsquo;est-ce qui fait une bonne batterie ? Est-ce sa capacit\u00e9 ? Sa vitesse de charge ? Ou bien son prix ? La r\u00e9ponse d\u00e9pend de l\u2019utilisation de la batterie, explique Kostiantyn Kravchyk, chercheur \u00e0 l&rsquo;Empa. Dans le groupe \u00ab\u00a0Functional Inorganic Materials\u00a0\u00bb, dirig\u00e9 par Maksym Kovalenko et faisant partie du laboratoire \u00ab\u00a0Thin Films and Photovoltaics\u00a0\u00bb de l&rsquo;Empa, le scientifique d\u00e9veloppe de nouveaux mat\u00e9riaux afin de rendre les batteries de demain plus performantes et la vitesse de charge plus rapides, ou tout simplement moins ch\u00e8res.<br><br>Deux domaines d&rsquo;application des batteries rechargeables sont d\u00e9terminants pour le tournant \u00e9nerg\u00e9tique : d&rsquo;une part la mobilit\u00e9 \u00e9lectrique, d&rsquo;autre part les accumulateurs dits stationnaires, qui stockent l&rsquo;\u00e9lectricit\u00e9 produite par des sources d&rsquo;\u00e9nergie renouvelables comme le vent et le soleil. Les batteries pour les voitures \u00e9lectriques doivent \u00eatre compactes et l\u00e9g\u00e8res, avoir une grande capacit\u00e9 et se recharger le plus rapidement possible. Les batteries stationnaires peuvent prendre plus de place. Mais elles ne sont rentables que si elles co\u00fbtent le moins cher possible.<\/p><div class=\"autoestrada-nel-contenuto autoestrada-entity-placement\" id=\"autoestrada-59981555\" style=\"position: relative;padding: 30px;border: 2px solid red;margin: 25px auto 35px;text-align: center;width: fit-content;\"><div class=\"autoestrada-adlabel\">Annonce<\/div><div id=\"autoestrada-2879076118\"><!-- START ADVERTISER: from tradedoubler.com -->\r\n<script type=\"text\/javascript\">\r\nvar uri = 'https:\/\/impfr.tradedoubler.com\/imp?type(img)g(25401758)a(2263928)' + new String (Math.random()).substring (2, 11);\r\ndocument.write('<a href=\"https:\/\/clk.tradedoubler.com\/click?p=320153&a=2263928&g=25401758\" target=\"_BLANK\"><img src=\"'+uri+'\" border=0><\\\/a>');\r\n<\/script>\r\n<!-- END ADVERTISER: from tradedoubler.com -->\r\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Pas une t\u00e2che facile<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&nbsp;En principe, chaque batterie se compose d&rsquo;une cathode, d&rsquo;une anode et d&rsquo;un \u00e9lectrolyte. Dans les batteries lithium-ion traditionnelles, l&rsquo;anode est compos\u00e9e de graphite et la cathode d&rsquo;un oxyde mixte de lithium et d&rsquo;autres m\u00e9taux, comme l&rsquo;oxyde de lithium-cobalt (III). L&rsquo;\u00e9lectrolyte conduit les ions de lithium de la cathode \u00e0 l&rsquo;anode et inversement, selon que la cellule est en cours de charge ou de d\u00e9charge.<br><br>Lorsqu&rsquo;il s&rsquo;agit d&rsquo;accumulateurs pour l&rsquo;\u00e9lectromobilit\u00e9, une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique aussi \u00e9lev\u00e9e que possible est souhaitable. \u00ab\u00a0Avec une anode en lithium m\u00e9tallique pur au lieu du graphite, nous pourrions stocker plusieurs fois plus d&rsquo;\u00e9nergie dans une cellule de m\u00eame taille\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. Cependant, le lithium n&rsquo;est pas d\u00e9pos\u00e9 et red\u00e9pos\u00e9 de mani\u00e8re uniforme lors de la charge et de la d\u00e9charge de la cellule. Il se forme alors ce que l&rsquo;on appelle des dendrites : des structures ramifi\u00e9es de lithium m\u00e9tallique qui peuvent court-circuiter la batterie.<br><br>Une possibilit\u00e9 de ralentir la croissance des dendrites est l&rsquo;utilisation d&rsquo;\u00e9lectrolytes solides. Dans les batteries dites solides, au lieu d&rsquo;un liquide, une couche de mat\u00e9riau solide conduit les ions de lithium de la cathode \u00e0 l&rsquo;anode et inversement.<br><br>Les exigences pos\u00e9es au mat\u00e9riau de l&rsquo;\u00e9lectrolyte sont toutefois \u00e9lev\u00e9es. \u00ab\u00a0On parle de recharger les batteries en dix \u00e0 quinze minutes\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. \u00ab\u00a0Cela n\u00e9cessite une densit\u00e9 de courant tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e, \u00e0 laquelle des dendrites apparaissent m\u00eame dans les batteries \u00e0 l&rsquo;\u00e9tat solide\u00a0\u00bb. La densit\u00e9 de courant est le rapport entre l&rsquo;intensit\u00e9 du courant et la surface \u00e0 travers laquelle le courant circule. Autre danger : le d\u00e9p\u00f4t et l&rsquo;application irr\u00e9guliers de lithium entra\u00eenent la formation de cavit\u00e9s \u00e0 la limite entre l&rsquo;\u00e9lectrode et l&rsquo;\u00e9lectrolyte solide, ce qui r\u00e9duit la surface disponible et augmente encore la densit\u00e9 de courant.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Un mat\u00e9riau, deux couches<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">ans le cadre de la ligne de promotion Fraunhofer ICON (\u00ab\u00a0International Cooperation and Networking\u00a0\u00bb), Kostiantyn Kravchyk et d&rsquo;autres chercheurs de l&rsquo;Empa ont maintenant poursuivi le d\u00e9veloppement d&rsquo;un \u00e9lectrolyte solide tr\u00e8s prometteur. Le mat\u00e9riau, l&rsquo;oxyde de lithium-lanthane-zirconium, en abr\u00e9g\u00e9 LLZO, poss\u00e8de une conductivit\u00e9 ionique \u00e9lev\u00e9e et une stabilit\u00e9 chimique &#8211; des propri\u00e9t\u00e9s id\u00e9ales pour l&rsquo;utilisation dans les batteries.<br><br>\u00ab\u00a0Nous avons transform\u00e9 le LLZO en une membrane \u00e0 deux couches, l&rsquo;une dense et l&rsquo;autre poreuse\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. Si l&rsquo;on stocke du lithium dans les pores, on obtient une tr\u00e8s grande surface de contact entre le lithium et l&rsquo;\u00e9lectrolyte, et la densit\u00e9 de courant reste faible. La couche dense garantit qu&rsquo;aucune dendrite ne puisse pousser vers l&rsquo;autre \u00e9lectrode et provoquer un court-circuit. Et les chercheurs ont \u00e9galement pens\u00e9 \u00e0 la rentabilit\u00e9 : ils ont d\u00e9velopp\u00e9 un proc\u00e9d\u00e9 simple, peu co\u00fbteux et \u00e9volutif pour fabriquer les membranes \u00e0 deux couches.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Du fer plut\u00f4t que du cobalt co\u00fbteux<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">es chercheurs ont suivi une toute autre approche dans le cadre d&rsquo;un projet portant sur le stockage stationnaire des \u00e9nergies renouvelables. \u00ab\u00a0La m\u00e9trique de loin la plus importante pour le stockage stationnaire est le prix\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. Les batteries utilis\u00e9es aujourd&rsquo;hui de mani\u00e8re isol\u00e9e pour le stockage stationnaire sont bas\u00e9es sur la technologie lithium-ion et sont comparativement ch\u00e8res. \u00ab\u00a0C&rsquo;est pourquoi la majeure partie des besoins de stockage est encore couverte par des centrales de pompage-turbinage, bien qu&rsquo;elles aient une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique tr\u00e8s faible compar\u00e9e aux batteries\u00a0\u00bb, poursuit le chercheur.<br><br>L&rsquo;un des plus grands facteurs de co\u00fbts pour les batteries stationnaires sont les mat\u00e9riaux utilis\u00e9s. Outre le lithium, il s&rsquo;agit du cobalt et du nickel n\u00e9cessaires \u00e0 la fabrication de la cathode des batteries lithium-ion. La recherche de meilleurs mat\u00e9riaux pour la cathode a rapidement conduit les chercheurs \u00e0 l&rsquo;un des \u00e9l\u00e9ments les plus fr\u00e9quents de la cro\u00fbte terrestre : le fer.<br><br>Pour leur cathode, les chercheurs ont combin\u00e9 ce m\u00e9tal bon march\u00e9 avec du fluorure. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, ils ont utilis\u00e9 de l&rsquo;hydroxyfluorure de fer (III). \u00ab\u00a0Jusqu&rsquo;\u00e0 pr\u00e9sent, les approches visant \u00e0 fabriquer une pile \u00e0 base de fluorure de fer reposaient sur la conversion chimique\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. Dans ce cas, on transforme les ions de fer en fer m\u00e9tallique. \u00ab\u00a0Ce processus n&rsquo;est pas tr\u00e8s stable\u00a0\u00bb, explique le chercheur. \u00ab\u00a0Dans le cas id\u00e9al, les ions se d\u00e9placent simplement d&rsquo;un p\u00f4le \u00e0 l&rsquo;autre, sans subir de grandes modifications structurelles\u00a0\u00bb.<br><br>Un d\u00e9fi pour les chercheurs, car en r\u00e9alit\u00e9, les fluorures ont une mauvaise conductivit\u00e9, aussi bien pour les \u00e9lectrons que pour les ions lithium. Mais l&rsquo;\u00e9quipe de Kostiantyn Kravchyk a la solution : au moyen d&rsquo;un proc\u00e9d\u00e9 simple et peu co\u00fbteux, ils ont transform\u00e9 leur hydroxyfluorure de fer (III) en une structure cristalline sp\u00e9ciale. Cette structure, appel\u00e9e pyrochlore, contient en son sein des canaux qui conduisent les ions de lithium.<br><br>\u00ab\u00a0Notre batterie nous a permis d&rsquo;obtenir des performances comparables \u00e0 un prix nettement inf\u00e9rieur\u00a0\u00bb, explique Kostiantyn Kravchyk. \u00ab\u00a0Nous sommes surpris de constater que jusqu&rsquo;\u00e0 pr\u00e9sent, personne ou presque n&rsquo;a \u00e9tudi\u00e9 comment produire ce mat\u00e9riau prometteur \u00e0 un co\u00fbt raisonnable\u00a0\u00bb.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Source: Tetxte et Image EMPA<\/p>\n\n\n\n<div class=\"aes-custom-banner\">\n<!-- START ADVERTISER: from tradedoubler.com -->\n<script type=\"text\/javascript\">\nvar uri = 'https:\/\/imp.tradedoubler.com\/imp?type(img)g(25295666)a(2352007)' + new String (Math.random()).substring (2, 11);\ndocument.write('<a href=\"https:\/\/clk.tradedoubler.com\/click?p=332901&#038;a=2352007&#038;g=25295666\" target=\"_blank\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" src=\"'+uri+'\" width=\"300\" height=\"250\" border=\"0\"><\/a>');\n<\/script>\n<!-- END ADVERTISER: from tradedoubler.com -->\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Le groupe de recherche Empa de Maksym Kovalenko d\u00e9veloppe des mat\u00e9riaux innovants pour les accumulateurs de demain. 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