Ces dernières années, les batteries lithium-ion sont devenues une technologie essentielle dans la transition vers les sources d’énergie renouvelables et les véhicules électriques (VE). La demande toujours croissante de batteries plus efficaces et plus abordables a entraîné des développements importants dans ce domaine. Cette année, les experts prédisent plusieurs avancées qui pourraient révolutionner les capacités des batteries lithium-ion.
Une avancée notable à surveiller est le développement des batteries à semi-conducteurs. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles qui utilisent des électrolytes liquides, les batteries à semi-conducteurs utilisent des matériaux solides ou des céramiques comme électrolytes. Cette innovation augmente non seulement la densité énergétique, étendant potentiellement l'autonomie des véhicules électriques, mais réduit également le temps de charge et améliore la sécurité en minimisant le risque d'incendie. Des entreprises de premier plan comme Quantumscape se concentrent sur les batteries lithium-métal à semi-conducteurs, dans le but de les intégrer dans les véhicules dès 2025[1].
Bien que les batteries à semi-conducteurs soient très prometteuses, les chercheurs explorent également des produits chimiques alternatifs pour répondre aux préoccupations concernant la disponibilité de matériaux clés pour les batteries tels que le cobalt et le lithium. La recherche d’options moins chères et plus durables continue de stimuler l’innovation. En outre, les établissements universitaires et les entreprises du monde entier travaillent avec diligence pour améliorer les performances des batteries, augmenter leur capacité, accélérer les vitesses de charge et réduire les coûts de fabrication[1].
Les efforts visant à optimiser les batteries lithium-ion s’étendent au-delà des véhicules électriques. Ces batteries trouvent des applications dans le stockage d’électricité au niveau du réseau, permettant une meilleure intégration des sources d’énergie renouvelables intermittentes comme l’énergie solaire et éolienne. En tirant parti des batteries lithium-ion pour le stockage sur le réseau, la stabilité et la fiabilité des systèmes d'énergie renouvelable sont considérablement améliorées[1].
Dans le cadre d'une avancée récente, des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory ont développé un revêtement polymère conducteur connu sous le nom de HOS-PFM. Ce revêtement permet des batteries lithium-ion plus durables et plus puissantes pour les véhicules électriques. HOS-PFM conduit simultanément les électrons et les ions, améliorant ainsi la stabilité de la batterie, les taux de charge/décharge et la durée de vie globale. Il sert également d’adhésif, prolongeant potentiellement la durée de vie moyenne des batteries lithium-ion de 10 à 15 ans. De plus, le revêtement a montré des performances exceptionnelles lorsqu'il est appliqué sur des électrodes de silicium et d'aluminium, atténuant leur dégradation et maintenant une capacité élevée de la batterie sur plusieurs cycles. Ces résultats promettent d’augmenter considérablement la densité énergétique des batteries lithium-ion, les rendant ainsi plus abordables et accessibles aux véhicules électriques[3].
Alors que le monde s’efforce de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de transition vers un avenir durable, les progrès de la technologie des batteries lithium-ion jouent un rôle central. Les efforts continus de recherche et de développement font progresser l’industrie, nous rapprochant de solutions de batteries plus efficaces, abordables et respectueuses de l’environnement. Avec les percées dans les batteries à semi-conducteurs, les produits chimiques alternatifs et les revêtements comme HOS-PFM, le potentiel d’adoption généralisée des véhicules électriques et du stockage d’énergie au niveau du réseau devient de plus en plus réalisable.
Heure de publication : 25 juillet 2023
