Les batteries lithium-ion pourraient-elles voir leur durée de vie doubler ? Une étude menée par des chercheurs de l’Université de Warwick au Royaume-Uni a permis de progresser sur le sujet. Voici un élément qui pourrait grandement changer la donne au niveau des véhicules électriques.

Ces chercheurs britanniques ont en effet découvert que le graphène pourrait permettre de doubler la durée de vie des batteries rechargeables au lithium-ion et d’augmenter leur capacité.

L’équipe du Warwick Manufacturing Group (WMG) menée par Melanie Loveridge a ainsi pu observer que le remplacement du graphite dans les anodes (électrodes négatives) des batteries lithium-ion par du silicium et du graphène sous forme de « poutres » pourrait permettre d'améliorer leur efficacité sur ces deux points.

A l 'heure actuelle, de nombreux chercheurs ont d'ores et déjà tenté de remplacer le graphite utilisé dans les anodes par du silicium. Si celui-ci est abondamment disponible et fournit une densité d’énergie 10 fois supérieure, il présente néanmoins de nombreux problèmes freinant sa potentielle utilisation commerciale.

Mais c’est un mélange de silicium et de graphène chimiquement modifié qui est au coeur des découvertes de l’équipe WMG. Une nouvelle alternative qui – cerise sur le gâteau – pourrait être industrialisée. La composition mise au point a été testé sur 100 cycles de charge-décharge par les chercheurs.

L’étude a été publiée le 23 janvier dernier dans la revue Scientific Reports dans un article intitulé « Phase-related Impedance Studies on Silicon-Few Layer Graphene (FLG) Composite Electrode Systems ».

Il en ressort que les électrodes composites en graphène à faible teneur en silicium (FLG, acronyme anglais de « Silicon-Few Layer Graphene ») présentent un degré « d’élasticité du matériau réduisant considérablement les dommages causés par la dilatation physique du silicium pendant la lithiation », opération d’incorporation de lithium  dans l’électrode d’une batterie lithium-ion.

Le mélange utilisé pour remplacer le graphite offre d’autres avantages en terme chimiques et physiques. Il permet en particulier "d’atténuer la fusion électrochimique du silicium", à l’origine du vieillissement des batteries.

Une équipe  à la pointe de la recherche sur les batteries

En juin 2017, cette même équipe de l'université britannique de Warwick avait d'ores et déjà mis au point en collaboration avec des ingénieurs de Jaguar, un algorithme capable à la fois d'augmenter de 10 % la durée de vie d'une batterie Li-ion et de déterminer la quantité d'énergie nécessaire à emmagasiner en fonction du trajet programmé.

Cet algorithme  permet ainsi  de transformer les batteries des véhicules électriques en pile de stockage pour les bâtiments en récupérant ainsi le surplus d'énergie. Offrant ainsi une solution d'avenir au problème de stockage de l'électricité d'origine renouvelable via la technologie V2G (vehicle to grid), les chercheurs anglais affirmaient alors pouvoir lever les principaux obstacles à son exploitation industrielle. En vue d'inciter les propriétaires de voiture électrique à adhérer au système, ils avaient alors proposés de les rémunérer en tant que producteur d'énergie durant la connexion de leur véhicule à un bâtiment.

Les chercheurs de Warwick estimaient alors que leur algorithme pourrait accélérer le déploiement des énergies renouvelables en offrant une longévité accrue aux batteries des véhicules électriques. Un avantage que leur nouvelle découverte pourrait décupler.

Sources : Warwick Manufacturing Group, Silicon, Cubic

Crédit Illustration : Warwick Manufacturing Group