Comment éviter l'autodestruction des batteries du futur? Les lithium-soufre offrent une autonomie bien plus élevée que les lithium-ion, les plus communes aujourd'hui, mais elles tendent à tomber en panne en raison de l'hypertrophie de leurs électrodes. Une équipe de recherche menée par Mahdokht Shaibani a peut-être trouvé une parade.
Dans toute batterie, les réactions chimiques et l'accumulation du courant provoquent à terme un gonflement des électrodes. Dans les lithium-soufre, ce problème est particulièrement prononcé: leur volume s'accroît huit fois plus que dans les lithium-ion (jusqu'à +78%), au point de briser le circuit électrique.
Le potentiel de cette technologie est pourtant considérable. Elle pourrait par exemple alimenter un smartphone durant cinq jours, très loin de l'autonomie maximale d'une douzaine d'heures permise par les lithium-ion.
D'un réseau à un pont
Pour éviter l'usure et la panne des batteries lithium-soufre, l'équipe de Mahdokht Shaibani propose la solution suivante: puisque les électrodes peuvent presque doubler de volume, il faut leur permettre de le faire sans abîmer la batterie.
«Il faut repenser les règles de conception pour leur fabrication. À ce jour, les liants polymériques [...] ont été évalués simplement sur la base de leur capacité à fabriquer des microstructures denses sans fissures», écrivent les scientifiques.
Selon Popular Mechanics, les batteries lithium-soufre actuelles sont construites en réseau: un liant polymérique liquide remplit tout l'espace entre les électrodes; lorsque celles-ci grossissent, la batterie casse. Il s'agit désormais de passer à une batterie construite sur le modèle d'un pont: les électrodes sont connectées, mais tout l'espace disponible n'est pas occupé par un liant polymérique liquide.
«Nous avons montré que de plus petites proportions des mêmes liants [polymériques] peuvent produire [...] une architecture de cathode offrant une interférence minimale avec les réactions électrochimiques et le mouvement des ions et s'adaptant à l'expansion naturelle du volume [des électrodes]», conclut le groupe de recherche. Bientôt, l'oubli du chargeur de votre smartphone ne sera plus un drame que de manière exceptionnelle.
