Une équipe de chercheurs chinois a développé une batterie au lithium révolutionnaire capable de maintenir son autonomie même à des températures extrêmes, descendant jusqu’à -50 °C. Cette innovation pourrait transformer l’usage des véhicules électriques et des technologies fonctionnant par grand froid.
Un défi majeur : le froid et les batteries
Pour de nombreux conducteurs de véhicules électriques, l’hiver est synonyme de désagréments. La baisse des températures entraîne une chute drastique de l’autonomie des batteries, parfois entre 20 et 40 %. Ce phénomène, qui n’est pas un défaut des dispositifs, découle de limites physiques inhérentes à la chimie des batteries actuelles. En effet, le froid perturbe le fonctionnement interne des cellules, paralysant la circulation des ions lithium nécessaires à la production d’énergie.
Les raisons du problème
Le cœur du problème réside dans l’électrolyte, le liquide qui permet le passage des ions lithium d’une électrode à l’autre. Les batteries traditionnelles utilisent des solvants à base d’oxygène, ce qui engendre une interaction trop forte entre le solvant et les ions lithium. Dans des conditions de froid, le processus de désolvatation, qui permet aux ions de quitter cette liaison, devient énergivore et difficile. Ce qui forme ce que les experts appellent la « barrière de désolvatation », un obstacle au bon fonctionnement des systèmes de batterie lorsqu’il fait froid.
Une nouvelle approche : le fluor
Les chercheurs de l’Université de Nankai ont trouvé une solution audacieuse en remplaçant les solvants traditionnels par du 1,3-difluoropropane, une molécule fluorée. Ce changement a pour effet d’affaiblir le lien entre l’électrolyte et le lithium, permettant aux ions de circuler plus librement même à des températures glaciales. Cette innovation rompt ainsi avec les doctrines chimiques classiques qui privilégiaient des liaisons solides.
Des résultats prometteurs
Les résultats des tests en laboratoire sont plus qu’encourageants. À température ambiante, cette nouvelle batterie offre une densité énergétique de 707 wattheures par kilo, surpassant largement les meilleures batteries lithium-ion du marché, qui se situent autour de 250 à 300 wattheures par kilo. À -50 °C, elle conserve une densité d’environ 400 wattheures par kilo, et continue de fonctionner efficacement jusqu’à -70 °C, où elle restitue 98 % de son courant.
Transition vers le marché : de nombreux défis à relever
Cependant, malgré ces avancées, il serait prématuré de s’attendre à voir cette technologie intégrée dans des véhicules sur le marché sous peu. Les résultats actuels proviennent de petits prototypes de laboratoire et pas encore de batteries destinées à un usage industriel. Un des obstacles majeurs reste la durée de vie de la batterie, qui ne garantit actuellement qu’environ 115 cycles de charge, lorsque les batteries automobiles habituelles en nécessitent plusieurs milliers.
Par ailleurs, d’autres défis de sécurité persistent, notamment la volatilité du solvant fluoré, qui s’évapore au-delà de 48 °C. Cela soulève des préoccupations concernant la stabilité et sécurité de la batterie par temps chaud. Les chercheurs travaillent désormais à développer des molécules davantage adaptées à une utilisation plus large.
Avenir et applications potentielles
Si cette technologie n’est pas prête à voir le jour dans nos voitures bientôt, elle pourrait toutefois avoir des applications essentielles dans des domaines comme l’aérospatiale ou les missions polaires où le froid extrême est monnaie courante. L’avancée scientifique de cette équipe de Nankai a de quoi susciter l’enthousiasme, car elle porte en elle la promesse d’une batterie à la fois puissante et résiliente face aux aléas climatiques.
Source : Les Numériques – Toute l’actualité, les tests et dossiers, les bons plans de la catégorie Science & Espace (www.lesnumeriques.com)
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Auteur : Alexandre Nardo
