Innovation japonaise dans les batteriesUn gel qui promet de révolutionner les batteries au lithium

L'Institut des Sciences de Tokyo a développé un électrolyte quasi solide innovant qui pourrait transformer la sécurité, la performance et la durabilité des batteries lithium-ion. Ce matériau, baptisé 3D-SLISE (3D-Slime Interface Quasi-Solid Electrolyte), propose une solution à des problèmes historiques de ce type d'accumulateurs, tels que le risque d'inflammabilité, les coûts de production élevés et les difficultés de recyclage.

Les batteries lithium-ion sont utilisées dans tout, des téléphones mobiles aux voitures électriques, mais leur dépendance à des solvants organiques inflammables, des processus de fabrication énergivores et des méthodes de recyclage peu efficaces ont suscité d'importantes préoccupations en matière de sécurité, de coût et d'environnement.

Charge rapide et production plus propre

L'équipe dirigée par le professeur Yosuke Shiratori et le professeur associé Shintaro Yasui, de l'Institut de Recherche sur l'Énergie Zéro Carbone, a créé une matrice de borate et d'eau combinée avec du tétraborate de lithium amorphe, du sel de lithium et de la carboxyméthylcellulose. Le résultat est une interface visqueuse qui permet le mouvement tridimensionnel des ions de lithium, améliorant la conductivité ionique et la polyvalence du système.

Deux variantes ont été développées : le Type E, qui se mélange avec de l'oxyde de cobalt de lithium pour la cathode et du titanate de lithium pour l'anode, et le Type S, utilisé comme couche quasi solide entre les électrodes.

Avec elles, des batteries de 2,35 volts capables de se charger ou de se décharger en seulement 20 minutes ont été fabriquées, maintenant leur performance après 400 cycles à température ambiante. La conductivité ionique atteint 2,5 mS/cm avec une faible énergie d'activation de 0,25 eV, ce qui permet de fonctionner efficacement dans des conditions environnementales.

Un des points les plus remarquables est que le processus de fabrication ne nécessite pas de salles sèches, de gants ni de traitements à haute température. Les mélanges sèchent naturellement à température ambiante, ce qui réduit les coûts, la consommation d'énergie et l'empreinte carbone. Cette approche ouvre la voie à une production industrielle plus évolutive et durable.

Recyclage direct et sans produits chimiques agressifs

La composition à base d'eau de 3D-SLISE offre un autre avantage clé : un recyclage direct et simple. Ne contenant ni liants en fluorure de polyvinylidène ni solvants toxiques, il suffit de plonger les électrodes dans l'eau pour séparer et récupérer les matériaux actifs. Cela permet de récupérer des métaux précieux comme le cobalt sans nécessiter de traitements chimiques agressifs ni de processus énergivores.

Cette simplicité pourrait aider à faire face au problème croissant des déchets de batteries à la fin de leur cycle de vie, favorisant une économie circulaire où les matériaux sont réutilisés plutôt que jetés. Selon Yasui, la technologie a le potentiel d'être appliquée non seulement dans des dispositifs portables et des systèmes de stockage stationnaires, mais aussi dans des voitures électriques.

La combinaison de sûreté, recyclabilité et faible impact environnemental place 3D-SLISE comme une voie prometteuse vers un stockage d'énergie plus propre, sans sacrifier les performances.

Fuente: ISCTFotos: ISCT