Notre utilisation toujours plus poussée de technologies embarquées, telles que les téléphones et ordinateurs portables ou encore les baladeurs, nous rend de plus en plus dépendants des batteries. Pourtant, celles-ci perdent en efficacité au fur et à mesure que les années passent. Ce problème est d'autant plus épineux que les scientifiques ne parviennent toujours pas à comprendre l'origine exacte du phénomène de perte de puissance des batteries.
Le Département de l'Energie des Etats-Unis s'est donc finalement penché sur le problème, ce qui pourrait laisser entendre qu'il s'agit d'une prochaine technologie de souverraineté.
Les chercheurs chargés de l'étude se sont uniquement intéressés aux batteries lithium-ion, notamment parce qu'elles sont les plus utilisées dans le commerce en raison de leur poids léger et de leur haute capacité.
Pour mieux comprendre le phénomène de dégradation des batteries, ils ont cartographié minutieusement - à hauteur de milliardièmes d'ampère-heure - les processus de charge et de décharge. Cette étude a permis l'identification de deux causes principales de la perte d'efficacité des batteries.
Il est apparu en premier lieu que les batteries lithium-ion souffrent de vulnérabilités microscopiques. Ces dernières poussent les lithium-ions à se déplacer de façon désordonnée, ce qui provoque un phénomène d'érosion dans la batterie. Ce processus n'est pas prévisible : on ne peut pas savoir où la batterie va s'éroder, tout comme on ne peut deviner par avance quelles parties d'une plaque métallique neuve vont rouiller en premier.
La seconde partie de l'étude s'est concentrée sur la question de l'équilibre optimal entre le voltage, la capacité de stockage et le nombre de cycles de charge maximal. Au cours de leurs expériences, les chercheurs ont pu observer le phénomène décrit précedemment, ainsi que des nano-accumulations de cristaux qui rendent les flux de ions encore plus irréguliers, provoquant une érosion accélérée des batteries.
Des solutions s'offrent déjà pour limiter l'érosion des batteries, et donc de les rendre éternelles. Il s'agirait de recouvrir la surface avec une couche protectrice, ou bien de la cacher en créant des barrières entre elle et les ions à l'aide de poudres miscroscopiques.
Leur concrétisation permettrait d'offrir une durée de vie de 10 à 15 ans aux batteries des voitures électriques. Si l'on pouvait allonger leur durée de vie à 30 ans, elles pourraient être utilisées pour les smartgrids.
En conclusion, il apparaît que de nouvelles avancées sont nécessaires afin de rendre nos batteries lithium-ions éternelles, ou presque. Toutefois, la communauté scientifique place de nombreux espoirs dans les applications qui pourraient ressortir de cette étude.
Sources:
-http://www.smithsonianmag.com/innovation/next-generation-electric-cars-may-never-need-battery-swap-180951825/
-https://www6.slac.stanford.edu/news/2014-09-14-study-sheds-new-light-why-batteries-go-bad.aspx
-http://www.sciencealert.com/researchers-figure-out-what-makes-your-phone-and-laptop-battery-degrade-so-fast
-http://avt.inel.gov/battery/pdf/TechLifeVerificationTestManual.pdf
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