Batteries à électrolytes en verre solide, faut-il y croire ?

C’est quoi, les batteries à électrolytes en verre solide ? Dans une batterie Lithium-Ion classique, on trouve des électrolytes liquides pour faire passer les ions de lithium entre l‘anode (le moins) et la cathode (le plus). Cette technique est handicapée par la formation de dendrites : ces cristaux traversent les électrolytes liquides jusqu’à éventuellement créer un court-circuit. Le résultat ? Cela peut se traduire par des feux voire même des explosions comme dans le cas des batteries des smartphones Note 7 de Samsung. Ces dendrites sont le plus souvent formées pendant la charge. Pour limiter le phénomène, les batteries au graphène tentent de limiter la prolifération des dendrites. D’autres travaux reposent sur de la fibre de verre pour réduire la formation des cristaux.

Le verre solide à la rescousse 

Des chercheurs de l’université d’Austin au Texas ont imaginé une batterie où les électrolytes liquides sont remplacés par des électrolytes en verre. Ils sont solides, par conséquent exempts du phénomène de création de dendrites. La matière première peut être du sodium ou du potassium. L’intérêt ? Les batteries du moment font usage de matériaux rares, notamment du lithium. Lequel est complexe à produire, gourmand en énergie pour être extrait, avec un fort impact écologique sur les lacs salés d’où il est pompé sous forme de saumure, donc très coûteux. Le remplacement par du sodium est théoriquement bien plus efficace : il est présent dans l’eau de mer, pour un coût de production bien inférieur et un impact écologique plus léger.

Ce n’est pas tout

L’utilisation de verre solide semble réduire la résistance interne des batteries, éliminer le risque de départ de feu, offrir une durée de vie estimée à 1200 cycles de charge et de décharge, et assurer une vitesse de charge plus rapide sans risque. Le verre solide est supposé fonctionner à des températures basses, à la différence des électrolytes liquides, ce qui permet en théorie de fonctionner sans dégradation significative des performances jusqu’à -20°, et de fonctionner tout court jusqu’à -60°. Dernier avantage ? Le verre solide est plus facile à intégrer dans une batterie. C’est bien sympa, tout ça, mais de nouvelles technologies de batteries sont annoncées régulièrement, et puis plus rien… Encore une technologie séduisante vite oubliée ?

Pas si sûr…

La chercheuse Maria Helena Braga a conduit ses travaux sur les électrolytes en verre solide à l’université de Porto au Portugal. Elle collabore depuis 2 ans avec la Cockrell School of Engineering de l’université d’Austin au Texas, dont le responsable est John Goodenough. Ce scientifique américain de 94 ans, né en Allemagne en 1922, est l’un des pères de la batterie Lithium-Ion. Plusieurs fois récompensé pour ses travaux qui ont sorti les batteries Lithium-Ion des laboratoires pour entrer dans nos poches, il pourrait jouer le rôle de catalyseur des travaux de Maria Helena Braga pour une commercialisation rapide. Une durée de vie plus longue, un fonctionnement même dans le froid, l’absence de risque de départ de feu, une plus grande vitesse de charge, une production plus facile, plus respectueuse des ressources, un coût de revient plus faible ? On ose à peine y croire. Quand ? « A court terme », assurent les chercheurs… ce qui ne nous renseigne pas beaucoup…

Source : Cockrell School of Engineering