Des batteries plus efficaces et plus durables grâce au silicone et à un fruit ?

Par Samir Azzemou

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Des chercheurs de l’université américaine de Stanford ont présenté le fruit de leurs travaux sur la longévité des batteries lithium-ion qui équipent tous nos équipements nomades. Ils se sont inspirés de la structure d’un fruit pour insérer du silicone dans la batterie. Et les résultats sont prometteurs.

C’est souvent dans la nature que se trouvent les réponses à certaines questions technologiques. La preuve en est encore une fois avec ces travaux réalisés par un laboratoire de l’université de Stanford, en Californie, dirigé par le professeur Yi Cui. Le sujet ici est bien sûr très complexe : il s’agissait de trouver un moyen d’intégrer du silicone dans une batterie sans que le matériau ne se décompose. Et la réponse est assez surprenante.

Le silicone : 10 fois plus performant que le lithium

À l’origine de ces travaux, l’université de Stanford travaillait sur l’amélioration des performances d’une batterie. Ils ont découvert qu’une électrode en silicone parvenait à stocker et à conserver 10 fois la charge d’une électrode en lithium. Mais ce composant a un inconvénient majeur : durant la charge de la batterie, le silicone gonfle, se détériore et réagit avec le liquide dans la batterie pour former une matière qui couvre l’électrode et réduit considérablement les performances de la batterie. Un procédé contre-productif, donc.

Une coque pour protéger le silicone pendant la charge

Durant plusieurs années, l’équipe a cherché à créer une coque de protection en carbone qui protège le silicone en le laissant grossir durant la charge, mais en l’empêchant de se casser. Il fallait ensuite trouver le moyen d’agencer ces sphères défensives afin de laisser passer l’énergie tout en maintenant la structure intacte. Pour cela, ils se sont inspirés d’un fruit : la grenade. Si vous en avez déjà mangé, vous savez que le fruit est constitué d’une grande coque de protection qui, une fois ouverte, laisse apparaître les grains juteux. Le principe est ici exactement le même : les grains de carbone et de silicone sont agencés en hexagone et recouverts d’une protection qui laisse filtrer l’énergie et offre l’espace nécessaire au silicone pour gonfler lors de la charge.

Une batterie quasiment neuve, même après 1000 cycles

Les résultats sont étonnants. Après 1000 cycles de charge et décharge, l’électrode en forme de grenade conserve 97 % de sa capacité. Bien sûr, cela reste expérimental et nos mobiles ne seront pas équipés dans l’immédiat de telles batteries. Mais cela signifie qu’une batterie silicone de la même taille qu’actuellement sera 10 fois plus puissante tout en offrant une durée de vie au moins similaire. Voilà donc une bonne nouvelle.

Batterie de silicone en forme de grenade

A gauche, le silicon avant la charge ; à droite, une fois gonflé après la charge

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