Les batteries lithium-ion plus performantes avec de l'hydrogène

Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory ont découvert qu'en traitant les électrodes des batteries au lithium-ion avec de l'hydrogène, il était possible d'augmenter leur autonomie et d'accélérer le temps de rechargement. Cette amélioration pourrait profiter aussi bien aux gadgets connectés, aux smartphones, aux appareils photo numériques, qu'aux systèmes de stockage de l'énergie domestique et aux véhicules électriques.

La restitution d’électricité et la recharge des batteries reposent sur la circulation d’électrons entre les électrodes positives et négatives. Les chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont centré leurs travaux sur les électrodes en graphène, un matériau réputé pour ses capacités conductrices exceptionnelles. Obtenu à partir du graphite, le graphène est un feuillet d’atomes de carbone en 2 D organisés en nid d’abeille. Les chercheurs ont remarqué qu’en traitant les électrodes de graphène avec de l'hydrogène, il était possible de tirer profit de défauts structurels connus dans le motif d’atomes. L’hydrogène a notamment pour effet d’améliorer l’interaction entre les ions de lithium au niveau des électrodes et augmente les performances. « Grâce à ces nouvelles électrodes, le temps de recharge des batteries est jusqu'à 40 % plus rapide », a déclaré Morris Wang, l'un des ingénieurs qui a travaillé sur la recherche dont le détail est publié dans le numéro de novembre de Nature Scientific Reports.

Il reste beaucoup à faire avant de voir des applications concrètes de cette recherche, mais selon les premiers résultats, Morris Wang peut déjà affirmer qu’ « il y a moins d ‘énergie gaspillée pendant la charge et les batteries prétraitées à l’hydrogène peuvent délivrer plus de puissance ». Le chercheur et son équipe pensent aussi que les nouvelles batteries dureront plus longtemps. L’autonomie de la batterie dépend de plusieurs facteurs et selon Morris Wang, le gain pourrait atteindre 10 à 40 %. Mais il faudra attendre les résultats de nouveaux tests pour en avoir une estimation plus précise.

Les deux chercheurs Jianchao Ye (à gauche) et Morris Wang dans le lab du Livermore National Laboratory (crédit photo : Julie Russell / LLNL)]

Un grand nombre d’instituts de recherche et d’entreprises s’intéressent de près aux batteries parce qu’elles sont devenues un support essentiel de nos vies modernes. Dans l’évaluation des performances d'un gadget portable, l’autonomie de la batterie compte autant que la puce qui se trouve à l'intérieur. De ce point de vue, la technologie de la batterie a progressé plus lentement que celle d'autres composants. Les batteries au lithium-ion sont également utilisées dans les véhicules électriques, pour lesquelles le temps charge et l’autonomie sont des facteurs essentiels. Toute avancée dans ce domaine est donc potentiellement très importante.