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Un nouveau matériau pour les batteries du futur

Les sources d’énergies renouvelables comme l’éolien ou le photovoltaïque sont par nature intermittentes. Et, les pics de production ne correspondent pas nécessairement aux pics de consommation. Un des grands défis posés par la transition énergétique est donc le stockage de l’énergie verte lorsqu’elle est produite (en journée pour le photovoltaïque ou lorsque le vent souffle suffisamment pour l’éolien) afin de pouvoir l’utiliser lorsqu’on en a besoin.

En termes de stockage par batterie, la technologie ion-lithium est actuellement la plus performante. Cette technologie est utilisée dans la petite électronique (smartphone, ordinateurs portables) et considérée comme la meilleure option pour les voitures électriques.

Inconvénient ? Ces batteries ion-Li présentent, dans certains cas (erreur de fabrication), des risques d’inflammation. En cause, la présence dans la batterie d’un liquide organique indispensable, l’électrolyte, mais aussi hautement inflammable.

La solution ? Remplacer cet électrolyte liquide et inflammable par un solide (c’est-à-dire passer à l’utilisation de batteries dites « tout-solide »).Une étape difficile à franchir entre autres parce que les ions lithium dans les solides sont moins mobiles que dans les liquides, ce qui limite les performances de la batterie en matière de vitesse de charge et de décharge.

Les scientifiques recherchent donc depuis plusieurs années des matériaux qui permettraient d’inventer cette batterie du futur, dite tout-solide. Des chercheurs de l’UC Louvain, en collaboration avec des chercheurs de Toyota, ont identifié Le LiTi2(PS4)3 ou LTPS. Les chercheurs de l’UCLouvain ont observé dans ce matériau le plus grand coefficient de diffusion du lithium (une mesure directe de la mobilité) jamais mesuré dans un solide.

Cette mobilité du lithium provient de la structure cristalline unique (l’arrangement des atomes) du matériau. La compréhension de ce mécanisme ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine des solides conducteurs de lithium et, au-delà du LTPS, ouvre la voie à la recherche d’autres matériaux ayant des mécanismes de diffusion similaires.

Les chercheurs doivent analyser plus en amont ce nouveau matériau, pour garantir sa commercialisation dans le futur. Cette découverte constitue un pas important dans la compréhension des matériaux à haute mobilité de lithium et vers le développement in fine des batteries du futur, offrant une alternative plus sûre aux batteries actuelles. L’usage pour le grand public ? Des smartphones en passant par les vélos et voitures électriques, le LTPS pourrait être utilisé dans de nombreux outils technologiques de notre vie quotidienne.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

UCL

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