Qu'est-ce qu'une batterie au lithium solide ?

Il y a du liquide à l’intérieur de votre téléphone, de votre ordinateur et de votre véhicule électrique (VE). C’est parce que presque tous les appareils électroniques rechargeables utilisent batteries lithium-ion, qui reposent sur des électrolytes liquides.

Mais cela est sur le point de changer.

« Bien que les batteries au lithium à semi-conducteurs aient été développées il y a plus de 30 ans, leur utilisation commerciale ne fait que décoller. grâce à de nouveaux matériaux qui les rendent commercialement viables », déclare Vince Caito, vice-président des produits développement à Puissance Yoshino. « Les transistors font particulièrement la une des journaux alors que les constructeurs automobiles les développent pour la prochaine génération de véhicules électriques. »

Qu'est-ce qu'une batterie au lithium solide ?

En termes simples, une batterie au lithium solide utilise un électrolyte solide au lieu d’un électrolyte liquide.

"Toutes les batteries comportent trois composants principaux: une anode, une cathode et un électrolyte", explique Gabriel Adams, étudiant à l'Arizona State University qui étudie la nouvelle technologie à l'université. Laboratoire Rolston.

« Dans les batteries au lithium non solides, très populaires, que l'on trouve dans tout, de l'électronique grand public à avions, l'électrolyte est un liquide qui facilite le transfert des ions lithium entre l'anode et cathode. Dans une batterie au lithium à l’état solide, l’électrolyte est plutôt un matériau solide.

Il existe plusieurs types de technologies de batteries au lithium solide. Certains utilisent des polymères pour conduire les ions lithium, tandis que d'autres utilisent des sulfures ou des oxydes (céramiques).

Avantages des batteries au lithium à semi-conducteurs

L’amélioration de la sécurité constitue un avantage majeur, car les électrolytes ne peuvent pas s’échapper.

"Les électrolytes liquides sont inflammables, et c'est pourquoi vous voyez incendies de batterie dans l'actualité», déclare Eric D. Wachsman, Ph. D., directeur du Institut d'innovation énergétique du Maryland.

« Nous pouvons contourner ce problème, et nous le faisons depuis longtemps, mais il existe certains compromis fondamentaux entre la sécurité et la sécurité. et les performances avec les électrolytes liquides et les électrolytes solides en céramique évitent ce compromis car le solide est ininflammable."

Autre avantage: la densité énergétique plus élevée, ce qui donne une batterie plus compacte et plus légère. Avec les véhicules électriques, cela a été présenté comme le « Saint Graal », car cela permet aux voitures d’aller plus loin avec une charge et recharger plus vite.

Pour les techniciens, voici pourquoi, selon Adams: « Les solides sont plus denses que les liquides, et les batteries à semi-conducteurs éliminent le besoin d’un séparateur entre l’anode et la cathode. Elles ont également une meilleure stabilité thermique car les solides sont plus étroitement liés les uns aux autres au niveau atomique, de sorte que les batteries à semi-conducteurs peuvent mieux résister à des températures plus élevées.

Inconvénients des batteries au lithium solide

Le plus gros inconvénient est le coût, en raison de leurs matériaux avancés, de leur technologie et de leur complexité de fabrication. Mais à mesure que ces batteries deviennent plus courantes, les coûts vont probablement baisser.

Où les batteries à semi-conducteurs sont-elles utilisées ?

Actuellement, ils ne sont pas largement disponibles auprès des consommateurs, mais cela commence à changer. Yoshino Power vient de lancer certains des premiers produits au lithium à l'état solide: centrales électriques portatives en différentes tailles pour sauvegarde à domicile, exécution d'outils électriques et camping. Au cours des prochaines années, cette technologie devrait commencer à prendre d’assaut le marché des véhicules électriques.

« Les batteries à semi-conducteurs sont la voie de l'avenir », déclare Adams. « Les nouveaux constructeurs de véhicules électriques investissent massivement dans leur développement, et des entreprises comme Toyota a affirmé que ses nouveaux véhicules électriques utiliseraient dès que possible la technologie des batteries à semi-conducteurs. 2027.”

Presque tous les autres constructeurs automobiles se sont également engagés en faveur de cette technologie.

« En termes de financement, le ministère de l'Énergie s'est concentré sur les véhicules électriques en raison de leur impact sur la résolution des problèmes climatiques », explique Wachsman. «Mais cela deviendra un produit électronique grand public. Cela en fera un stockage en grille. Il existe un nombre illimité d’applications pour ces batteries.

Mais si vous envisagez un véhicule électrique et que votre budget est limité, n’attendez pas que la technologie sorte. «Allez le chercher maintenant», dit Wachsman. "Les premiers seront plus chers, et il faudra un certain temps avant que l'échelle de fabrication soit suffisamment grande pour que le prix unitaire baisse."

Écrivaine indépendante et productrice de films indépendants, Karuna Eberl couvre le côté extérieur et nature du bricolage, explorant la faune, la vie verte, les voyages et le jardinage pour Family Handyman. Elle rédige également la chronique Eleven Percent de FH, sur les femmes dynamiques dans le secteur de la construction. Certains de ses autres crédits incluent la couverture de mars de Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel et Atlas Obscura. Karuna et son mari sont également sur la dernière ligne droite de la rénovation d'une maison abandonnée dans une ville quasi-fantôme de la campagne du Colorado. Lorsqu’ils ne travaillent pas, vous pouvez les trouver en randonnée et parcourant les routes secondaires, campant dans leur camionnette auto-convertie.