Les ingénieurs de l’Université de Tokyo développent un moyen de créer des batteries de grande capacité et pour lesquelles la durée de vie sera augmentée.

Les ingénieurs de l’Université de Tokyo explorent sans cesse de nouveaux moyens d’améliorer la technologie des batteries. Le Professeur Atsuo Yamada et son équipe ont récemment mis au point un matériau susceptible de prolonger considérablement la durée de vie des batteries et de leur procurer des capacités supérieures.

Des smartphones aux stimulateurs cardiaques en passant par les voitures, les batteries alimentent une grande partie de notre monde et leur place dans notre vie ne cesse de croître. Cependant, pour beaucoup les batteries doivent être améliorées pour répondre à nos besoins futurs. Parmi les demandes : la longévité de la batterie mais aussi sa capacité de stockage.

Un nouveau matériau, aux effets remarquables

Aujourd’hui la plupart des appareils utilisent des batteries lithium-ion. Mais un autre type de batterie, composé cette fois-ci de sodium plutôt que de lithium pourrait bientôt devenir la norme. Les deux types de batterie peuvent stocker et fournir une grande quantité de charge, grâce à la manière dont les matériaux constitutifs font passer les électrons. Cependant, que ce soit pour les batteries au lithium que pour celles au sodium, des cycles répétés de charge et d’utilisation peuvent réduire considérablement la capacité de stockage au fil du temps.

Les batteries sont communément constituées de couches de matériau métallique. Au fur et à mesure des rythmes de charge et de décharge des batteries, ces couches se dégradent et développent des fissures ou des écailles, appelées défauts d’empilage, qui réduisent la capacité des batteries à stocker et à charger. Ces défauts d’empilage se produisent parce que le matériau est maintenu par une force faible appelée force de Van der Waals, qui est facilement dépassée par la contrainte exercée sur les matériaux lors du chargement et pendant son utilisation.

Le Professeur Yamada et ses collègues ont démontré que, si la batterie est fabriquée à partir de l’oxyde d’oxygène redox (Na2RuO3), un phénomène remarquable se produit alors. Tout d’abord, la dégradation due aux cycles de charge et de décharge diminue, mais les couches ont alors la capacité de se réparer par elles-mêmes. La force appelée attraction coulombique maintient le matériau à un degré nettement plus élevé que par la force de Van der Waals.

« Cela signifie que les batteries pourraient avoir une durée de vie beaucoup plus longue, mais qu’elles pourraient aussi être poussées au-delà des niveaux actuels », conclut Atsuo Yamada. « L’augmentation de la densité énergétique des batteries constitue une importance primordiale, et ce notamment pour réaliser le transport électrifié ».