Un dispositif à ultrasons améliore le temps de charge des batteries
Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont développé un appareil émettant des ultrasons qui rapproche les batteries au lithium-métal, ou LMB, de la viabilité commerciale. Bien que l’équipe de recherche se soit concentrée sur les LMB, l’appareil peut être utilisé dans n’importe quelle batterie.
Un appareil qui recharge les batteries avec des ondes ultrasonores
L’appareil que les chercheurs ont développé fait partie intégrante de la batterie et fonctionne en émettant des ondes ultrasonores pour créer un courant circulant dans le liquide électrolytique entre l’anode et la cathode. Cela empêche la formation de dendrites, pendant la charge, ce qui entraîne une baisse des performances et des courts-circuits dans les LMB.
Cet appareil est fabriqué à partir de composants de smartphone standard, qui génèrent des ondes sonores à des fréquences extrêmement élevées, allant de 100 millions à 10 milliards de hertz. Dans les téléphones, ces appareils sont principalement utilisés pour filtrer le signal cellulaire sans fil et identifier et filtrer les appels vocaux et les données. Les chercheurs les ont utilisés à la place pour générer un flux dans l’électrolyte de la batterie.
Actuellement, les LMB ne sont pas considérés comme une option viable pour tout alimenter, des véhicules électriques à l’électronique, car leur durée de vie est trop courte. Mais ces batteries ont également deux fois la capacité des meilleures batteries lithium-ion. Par exemple, les véhicules électriques au lithium métal auraient deux fois plus d’autonomie que les véhicules au lithium-ion, pour le même poids de batterie.
Une recharge en 10 minutes
Les chercheurs ont montré qu’une batterie au lithium métal équipée de leur appareil pouvait être chargée et déchargée pendant 250 cycles et une batterie au lithium-ion pendant plus de 2000 cycles. Les batteries ont été chargées de zéro à 100% en 10 minutes pour chaque cycle. «Ce travail permet de recharger rapidement des batteries à haute énergie», a déclaré Ping Liu, professeur de nano-ingénierie et auteur du document. « C’est excitant et efficace. »
En propageant les ondes ultrasonores à travers la batterie, cet appareil provoque l’écoulement de l’électrolyte, reconstituant le lithium dans l’électrolyte et augmentant la probabilité que le lithium forme des dépôts uniformes et denses sur l’anode pendant la charge.
La partie la plus difficile du processus a été la conception de l’appareil, a déclaré An Huang, premier auteur du document et titulaire d’un doctorat. Le défi consistait à travailler à des échelles extrêmement petites, à comprendre les phénomènes physiques impliqués et à trouver un moyen efficace d’intégrer l’appareil à l’intérieur de la batterie.
Intégrer cette technologie dans les batteries lithium-ion
« Notre prochaine étape sera d’intégrer cette technologie dans les batteries lithium-ion commerciales », a déclaré Haodong Liu, coauteur du document et chercheur en nano-ingénierie à la Jacobs School.
Cette recherche a été publiée dans Advanced Materials.
Source : University of California – San Diego
Crédit photo : Pixabay