Des scientifiques allemands annoncent des progrès dans les batteries au silicium. Elles ont réussi à dépasser le millier de cycles.

Le silicium promet aux batteries plus d’énergie, mais la durée de vie en reste le problème. Des scientifiques allemands ont maintenant testé des cellules capables de tenir plus d’un millier de cycles complets.

Le silicium a réussi le test de durée de vie

Des chercheurs du Fraunhofer ISE en Allemagne ont testé des cellules lithium-ion à anode riche en silicium. Après plus de 1 000 cycles complets, elles ont conservé plus de 83 % de leur capacité initiale lors des mesures de contrôle. Ce résultat provient du projet StrOboBatt.

C’est justement la durée de vie qui constitue l’un des principaux obstacles à une utilisation plus large des anodes à forte teneur en silicium. L’institut considère que surmonter le cap des mille cycles tout en maintenant au moins 80 % de la capacité est un objectif de performance important vers lequel évolue le développement de ces cellules.

Les cellules testées ont une capacité de 25 Ah, quarante couches et un revêtement souple de type poche. Elles ont été fabriquées sur une ligne semi-automatique au sein du centre de recherche de l’institut. Il s’agit donc de cellules multicouches dans un format utilisé en industrie, et non seulement du matériau lui-même.

La densité énergétique a encore de la marge de progression

La cellule de recherche a atteint une densité énergétique de 280 Wh/kg. Dans une version optimisée pour l’industrie, les scientifiques s’attendent à environ 330 Wh/kg. Cette seconde valeur représente pour l’instant une estimation du potentiel de la conception, et non le résultat mesuré de ce test.

L’anode combine du silicium, du carbone et du graphite. Le composite silicium-carbone constitue 51 % de son matériau actif, ce qui n’est pas identique à 51 % de silicium pur. De l’autre côté de la cellule, on trouve une cathode NMC à forte teneur en nickel.

Une densité énergétique plus élevée peut permettre de stocker plus d’énergie pour une même masse de cellules. Dans le cas des véhicules électriques, cela pourrait contribuer à une autonomie plus longue. Cependant, les avantages concrets dépendent également de la conception globale de la batterie, de son refroidissement et de sa masse.

La pression joue un rôle important

Une pression mécanique externe faisait partie intégrante du test. À une valeur de 1 000 kPa, soit environ 10 bars, les cellules ont dépassé la durée de vie indiquée. À une pression plus faible, de 300 kPa ou 3 bars, la capacité utilisable diminuait beaucoup plus rapidement.

La pression aide à maintenir le contact entre les matériaux des électrodes et limite leur séparation du support. Par conséquent, pour des applications futures, ce ne sera pas uniquement la composition chimique qui sera déterminante. La conception mécanique et le fixage des cellules jouent également un rôle important.

De plus, les scientifiques ont constaté une différence croissante entre la capacité lors d’une décharge de contrôle lente et le fonctionnement à 1C. Les 83 % conservés ne décrivent donc pas à eux seuls le comportement sous charge élevée. Le résultat est prometteur, mais l’institut ne précise pas de date de mise sur le marché commerciale.

Sources :

texte original / Mobilizujeme.cz

Fraunhofer ISE

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