Avec l’essor des véhicules électriques et des énergies renouvelables, la demande mondiale de batteries au lithium augmente de manière exponentielle. L’amélioration de la conception de ces appareils constitue ainsi l’une des priorités des scientifiques. En effet, ils intègrent des métaux stratégiques tels que le nickel et le cobalt qui, en plus d’être chers, présentent un grand danger pour la planète. Dans l’espoir d’améliorer les choses, un groupe de recherche dirigé par Xiulei « David » Ji de l’Université d’État de l’Oregon, a développé un matériau cathodique constitué d’un métal beaucoup plus abondant sur notre planète : le fer.
Une solution pour faire face aux pénuries de nickel et de cobalt ?
Pour rappel, dans une batterie au lithium, les ions lithium sont responsables du transport de la charge, à travers l’électrolyte, de l’anode vers la cathode. Ce processus s’inverse lors de la recharge. La cathode, en particulier, représente à elle seule près de la moitié du coût de fabrication d’une cellule lithium-ion. Avec leur nouveau matériau cathodique, David Ji et ses collaborateurs estiment avoir trouvé une solution pouvant potentiellement changer la donne. À noter que le groupe a publié une étude consacrée à ce travail dans la prestigieuse revue scientifique Science Advances. D’après le chercheur, les pénuries prévues de nickel et de cobalt à l’échelle mondiale pourraient entraver le passage à l’électrique dans le monde de la mobilité. D’où la nécessité de mettre en œuvre des matériaux abondants pour fabriquer à moindre coût des batteries lithium-ion efficaces et fiables.
Un matériau bon marché
Le nouveau matériau cathodique à base de fer promettrait une densité énergétique supérieure. « Notre électrode peut proposer une densité énergétique plus élevée que les matériaux cathodiques de pointe utilisés dans les véhicules électriques », a déclaré David Ji. Selon ce chercheur affilié à l’université d’État de l’Oregon, le composant nouvellement développé repose sur un matériau qui coûte moins d’un dollar par kilogramme, soit bien moins que le cobalt et le nickel. Il rendrait également les batteries lithium-ion plus sûres en réduisant considérablement les risques d’incendie et d’explosion.
Aucune modification supplémentaire n’est nécessaire
Par ailleurs, l’équipe a créé un environnement chimique établi à partir d’un mélange d’anions fluor et phosphate afin de booster la réactivité du fer et garantir en conséquence un rendement élevé ainsi qu’une durée de vie prolongée. Ce qui est également intéressant, c’est le fait que la mise en œuvre de ce nouveau matériau cathodique n’impliquerait aucune modification dans l’architecture des batteries lithium-ion actuelles. Il suffirait de changer la cathode. Malgré cela, les scientifiques affirment que des améliorations sont encore nécessaires, notamment à cause du fait qu’il y a une différence majeure entre la quantité d’énergie introduite pendant la charge et celle pouvant être utilisée. David Ji et ses collaborateurs entendent ainsi poursuivre leur recherche dans le but de trouver un moyen de réduire cette perte. Plus d’infos : oregonstate.edu. Que pensez-vous de cette innovation ? Je vous invite à partager votre avis, vos remarques ou nous signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .