Une équipe conjointe de l’Université POSTECH et de l’Université Chung-Ang a développé une nouvelle structure poreuse tridimensionnelle qui pourrait considérablement améliorer la sécurité et la durée de vie des batteries lithium-métal. Cette percée ouvre une nouvelle voie pour le développement des batteries de véhicules électriques.

L’équipe a résolu, grâce à une conception innovante, le principal obstacle à la commercialisation des batteries lithium-métal : la formation de dendrites de lithium lors des cycles de charge/décharge, qui peuvent percer la membrane et provoquer des courts-circuits. La nouvelle structure poreuse tridimensionnelle présente des canaux droits et un gradient d’affinité pour le lithium, guidant un dépôt uniforme des ions lithium de bas en haut et supprimant efficacement la croissance des dendrites.

Cette technologie utilise un procédé de séparation de phase induite par non-solvant, combinant une matrice polymère avec des nanotubes de carbone et des nanoparticules d’argent, et une couche d’argent déposée sur un substrat de cuivre pour un contrôle précis du dépôt de lithium. Les tests montrent que les batteries équipées de cette structure atteignent une densité énergétique de 398,1 Wh/kg et 1 516,8 Wh/L, nettement supérieure aux batteries lithium-ion actuelles.

Le professeur Park, responsable de l’équipe, déclare : « Cette recherche propose une nouvelle méthode qui contrôle simultanément le trajet de transport des ions à l’intérieur de l’électrode et le comportement de croissance du lithium sans recourir à des procédés de fabrication complexes. Concevoir le ‘chemin’ et la ‘direction’ du mouvement des ions lithium sera une étape clé vers la commercialisation de batteries lithium-métal sûres et à haute densité énergétique. » Le professeur Moon ajoute : « Notre procédé permet de contrôler simultanément la microstructure et le gradient chimique par une méthode de fabrication simple, ce qui le rend hautement scalable et adapté à la production industrielle. »

Si cette technologie est appliquée aux véhicules électriques, elle pourrait augmenter l’autonomie de 60 à 70 %. Un véhicule actuel de 400 km pourrait ainsi atteindre 650 à 700 km sur une seule charge. Cette avancée est très prometteuse pour la généralisation des véhicules électriques.