Recharge-express grâce à l’aluminium

27 août 2015, 11:00
Un noyau d'aluminium enveloppé de dioxyde de titane constitue l'anode de la batterie.
Un noyau d'aluminium enveloppé de dioxyde de titane constitue l'anode de la batterie.
Vous connaissez les affres du téléphone (presque) déchargé et sans aucun possibilité de le recharger, juste au moment où vous allez en avoir besoin ? Si à cet instant précis il vous reste 6 minutes, vous serez intéressé par un nouveau type de batterie susceptible d’être rechargé complètement en… six minutes ! Avec en plus une capacité quatre fois supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles et une dégradation plus lente au fil du temps.
 
Ces qualités exceptionnelles sont à mettre au crédit de nanoparticules, avec un noyau d'aluminium enveloppé de dioxyde de titane. Ce noyau agit comme l'anode de la batterie. La capacité de stockage d’énergie de l’aluminium (substance bon marché comme le lithium et le silicium) est beaucoup plus grande par unité de poids que celle du graphite utilisée sur les batteries conventionnelles. Il se dilate quand il est chargé, puis se contracte lorsqu’il est déchargé. La répétition de ces processus consomme du lithium et réduit la capacité de la batterie avec le temps. Des recherches menées conjointement à l'Université de Tsinghua (Pékin) et au MIT ont montré qu’en enfermant l’aluminium à dans une coquille d'oxyde de titane qui le sépare de l'électrolyte liquide, il pouvait se dilater et se contracter librement. Les inconvénients connus des batteries lithium-ion sont évités ici par l’utilisation de l'aluminium.
 
Le diamètre du noyau d’aluminium est de 50 nm, la coquille de dioxyde de titane n’a que trois ou quatre nanomètres d’épaisseur. Lorsque de telles nanoparticules sont utilisées pour l’anode d’une batterie au lithium-ion, sa capacité de stockage est de 1,2 Ah par gramme. Même si la charge rapide réduit la capacité de la batterie de moitié, à 0,66 Ah par gramme encore c’est presque le double de celle des batteries au graphite (0,35 Ah/gramme).
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