Des chercheurs de l'Université d'Anvers ont élucidé la raison pour laquelle les batteries au lithium perdent leur tension lors de cycles de charge et décharge fréquents.
La batterie demeure le principal obstacle des voitures et vélos électriques. Bien que les batteries lithium-ion récentes offrent une autonomie satisfaisante, leur performance chute rapidement après des cycles répétés. Des experts de l'Université d'Anvers et du Collège de France ont identifié la cause.
Les batteries modernes reposent sur des oxydes stratifiés riches en lithium. « Elles surpassent de 15 % les batteries lithium classiques en puissance, mais leur tension diminue vite avec les cycles fréquents », précise le professeur Staf Van Tendeloo de l'Université d'Anvers. Avec ses collègues du Collège de France (Paris), il a pinpointé l'origine de cette dégradation.
Grâce à une microscopie électronique avancée, les chercheurs montrent comment les ions métalliques migrent entre couches métalliques et lithium. Lors des charges et décharges, ces ions se coincent parfois dans les interstices, réduisant le nombre d'atomes métalliques « libres » par cycle. Résultat : une tension amoindrie.
La chute de tension est directement liée aux atomes métalliques piégés. « La solution ? Rendre ces atomes moins enclins à se bloquer, en sélectionnant d'autres métaux ou en modifiant le réseau d'oxygène. C'est notre prochaine étape », ajoute le professeur de physique.
Cette étude est publiée dans Nature Materials.
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