Les batteries lithium-ion souffrent d’une dégradation progressive qui est inévitable, même si l’on sait que la charge rapide accélère ce processus de perte d’autonomie. C’est particulièrement vrai pour les batteries NCM, alors que les batteries basées sur des cellules LFP sont moins sensibles à la dégradation et aux effets négatifs de la charge rapide. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs a découvert que l ‘hydrogène était en cause, ce qui n’avait pas été évoqué jusqu’à présent.
Les batteries s’usent même si elles ne sont pas utilisées, et c’est la faute de l’hydrogène.
Une équipe de chercheurs de l’université de Stanford a découvert que l’hydrogène est à l’origine de la dégradation progressive des batteries lithium-ion. Ils ont également constaté qu’elles s’usent même lorsqu’elles ne sont pas utilisées, exactement pour la même raison. L’équipe de chercheurs, dirigée par le physicien et chimiste Gang Wan, a découvert qu’il existe des protons et des électrons d’hydrogène qui sont passés inaperçus jusqu’à présent et qui migrent pourtant vers la cathode.
Rappelons qu’une cellule de batterie se compose de deux électrodes. L’anode chargée positivement et l’anode chargée négativement. Entre les deux électrodes se trouve une couche de séparation appelée électrolyte, qui permet aux ions lithium de se déplacer entre les électrodes. Or, cette équipe a découvert que cet échange s’accompagne également d’une migration d’hydrogène, qui se dépose sur la cathode et réduit l’efficacité de la conduction, érodant progressivement la capacité de la batterie.
Empêcher son infiltration permettrait de prolonger la durée de vie des batteries
Les batteries à électrolyte solide en cours de développement et dont l’arrivée est prévue pour la fin de la décennie ont déjà montré une tendance réduite à la formation de dendrites et, par conséquent, une dégradation moindre. La formation de dendrites n’est pas seulement responsable de la perte progressive d’autonomie, mais aussi du risque de court-circuit lors de la pénétration de l’électrolyte.
L’étude de l’Université de Stanford a mis en lumière l’origine d’un problème clé non seulement pour les voitures électriques, mais aussi pour une multitude d’appareils électroniques grand public qui utilisent également ce type de batterie. Cet hydrogène, expliquent-ils, est présent dans les batteries en tant que sous-produit des réactions chimiques dans l’électrolyte.
Grâce à ces résultats, l’industrie sait désormais qu’une future piste de développement des batteries consiste à modifier la cathode, ou à travailler sur l’électrolyte, afin d’accroître la résistance à l’infiltration de l’hydrogène. Cela pourrait conduire à une dégradation moindre de la batterie, à la fois lors de l’utilisation de systèmes de charge rapide et dans toutes les autres situations. Cependant, à aucun moment dans les conclusions de la recherche il n’est indiqué que cette découverte sera appliquée industriellement à court terme.
