Plus performantes dans l'accumulation d'énergie, plus rapides à se recharger et plus sûres que les cellules traditionnelles au lithium-ion, les batteries à l'état solide ont cependant un défaut : leur moindre résistance à la chaleur (qui se génère lors des recharges rapides) et au froid extrême. Mais il semble qu'une solution ait été trouvée.
Un groupe de scientifiques chinois des universités de Tsinghua et Tianjin a découvert cette solution en unissant leurs forces pour expérimenter une "armure flexible" à appliquer sur la surface des accumulateurs, les protégeant des températures rigoureuses. Voyons comment cela fonctionne.
Le secret réside dans la flexibilité
Tout d'abord, il faut rappeler que la production de masse des batteries à l'état solide a jusqu'à présent été lente car cette technologie a tendance à se fissurer et à perdre en performances lors de la recharge rapide ou dans des conditions de gel.
Pour résoudre le problème, l'équipe de Tsinghua et Tianjin a conçu une couche protectrice différente de celle classique, appelée interféase électrolytique solide (SEI), connue pour être dure mais fragile ; deux caractéristiques qui la rendent facilement fracturable sous pression, empêchant le lithium de s'accumuler uniformément et réduisant la durée de vie de la batterie en cas de rupture du bouclier.
Les batteries à l'état solide développées par Stellantis et Factorial
Au lieu de rendre la SEI plus dure, les chercheurs l'ont rendue flexible. En utilisant des matériaux à base d'argent appelés Ag₂S et AgF, ils ont créé une couche pouvant se plier légèrement sans se casser. Cette flexibilité aide à maintenir une structure stable, permettant aux ions de lithium de se déplacer facilement.
Lors des tests, les batteries revêtues ont fonctionné pendant plus de 4.500 heures dans des conditions d'utilisation intensive et sont restées stables pendant plus de 7.000 heures à -30 °C : des conditions qui normalement provoqueraient une panne.
Le design combine des matériaux souples et rigides dans une structure graduelle et stratifiée, réduisant les contraintes internes, prévenant les fissures et maintenant le lithium uniformément distribué lors des phases de charge et décharge.
Les résultats des expériences ont été publiés dans la revue Nature.